CN104021818B - 用于安装和冷却未来聚变堆增殖包层的多功能背板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于安装和冷却未来聚变堆增殖包层的多功能背板，包括有支撑背板，支撑背板上设有背板自冷循环管路、增殖包层冷却管路、提氚管路，增殖包层冷却管路通过一系列隔板与背板自冷循环管路相连，背板自冷循环管路和增殖包层冷却管路接触表面涂镀有绝热材料涂层，提氚管路表面涂镀有防氚泄露涂层，支撑背板的支撑面上设有柔性支撑。本发明在满足包层安装和冷却要求的同时，又实现了背板自身冷却和防止氚泄露的目的，方便了包层的集中设计，提高了包层的维护效率，同时又解决了包层背部管路集成的问题。

Description

用于安装和冷却未来聚变堆增殖包层的多功能背板
技术领域
本发明涉及一种包层安装和冷却结构，尤其涉及一种用于未来聚变堆增殖包层的多功能背板。
背景技术
随着工业发展和化石能源的逐渐枯竭，磁约束核聚变是能源发展的重要研究方向之一。包层***是聚变堆的重要部件，是实现核聚变发电的关键技术之一。其主要功能是产生足够的氚以满足聚变反应持续进行，并把热能转化电能。未来聚变堆包层普遍采用模块化设计，以方便对包层模块进行远程维护，但是随着聚变堆装置的大型化，包层的分块也越来越多，单独模块的维护方式大大增加了维护时间及复杂性。同时，包层块数的增多也必然要需要更多的氦冷管路以满足每块包层冷却的需要，而在有限空间内大量管路的集成及其固定也成为设计的难点之一。为了安装和维护的方便并且尽可能减少包层背部的集成管路，本专利发明了一种背板式结构，将增殖包层模块通过柔性支撑及定位键安装到背板上，并采用背板内部开槽的方式解决了包层背部大量管路集成的问题，同时，增殖包层与背板一起维护的方式也方便了增殖包层的远程维护。
用于安装和冷却增殖包层的多功能背板，必须满足支撑增殖包层重量和给增殖包层提供足够冷却剂的要求，柔性支撑的设计是为了满足增殖包层在高负荷以及其他冲击载荷下的微小变形补偿。同时，背板由于受到核热及辐射热的作用会引起结构变形和热应力，所以多功能背板本身设计有自冷回路以带走背板结构的热量，从而减小结构热应力和热变形。背板结构在等离子体破裂和垂直位移事件等工况下会产生感应电流，并在磁场环境下产生强大的电磁力，因此背板必须有合理的结构设计以降低感应电流值，并具有足够高的结构强度。背板内部集成了包层氦冷回路、自冷回路以及提氚回路，而背板自冷回路温度与包层氦冷回路温度不同，所以自冷回路与氦冷回路之间涂镀有绝热材料以满足背板及增殖包层之间不同的冷却要求，同时为防止提氚管路的氚泄露污染，提氚管道内表面涂镀有防止氚泄露的材料。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种用于安装和冷却未来聚变堆增殖包层的多功能背板。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于安装和冷却未来聚变堆增殖包层的多功能背板，其特征在于：包括有支撑背板，所述的支撑背板上设有背板自冷循环管路、增殖包层冷却管路、提氚管路，所述的增殖包层冷却管路通过一系列隔板与背板自冷循环管路相连，背板自冷循环管路和增殖包层冷却管路接触表面涂镀有绝热材料涂层，提氚管路表面涂镀有防氚泄露涂层，支撑背板的支撑面上设有柔性支撑。
所述的用于安装和冷却未来聚变堆增殖包层的多功能背板，其特征在于：所述的背板自冷循环管路、增殖包层冷却管路以及提氚管路均采用内部开槽结构，背板自冷循环管路采用液态水作为冷却剂，增殖包层冷却管路采用氦气作为冷却剂。
所述的用于安装和冷却未来聚变堆增殖包层的多功能背板，其特征在于：所述的支撑背板及柔性支撑均采用低活化材料制造。
所述的用于安装和冷却未来聚变堆增殖包层的多功能背板，其特征在于：所述的支撑背板总厚度90mm，背板自冷循环管路厚度5mm，增殖包层冷却管道壁厚7mm，增殖包层冷却管路截面尺寸110×40mm，绝热材料涂层厚度2mm，提氚管路尺寸10×20mm，防氚泄露涂层厚度1mm。
所述的用于安装和冷却未来聚变堆增殖包层的多功能背板，其特征在于：所述的支撑背板的支撑面上还设有定位键、与增殖包层冷却管路相通的进出包层的进出口。
所述的用于安装和冷却未来聚变堆增殖包层的多功能背板，其特征在于：所述的背板自冷循环管路、增殖包层冷却管路的尺寸以及冷却剂流量根据管路所在的空间以及所需带走的热负荷确定。
本发明的多功能背板在使用时固定在其背后的屏蔽包层上。
本发明的优点是：
本发明在满足包层安装和冷却要求的同时，又实现了背板自身冷却和防止氚泄露的目的，方便了包层的集中设计，提高了包层的维护效率，同时又解决了包层背部管路集成的问题。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的使用接口图。
图3为本发明的侧视立体图。
图4为本发明内部流腔示意图。
具体实施方式
如图1、2、3、4所示一种用于安装和冷却未来聚变堆增殖包层的多功能背板，包括有支撑背板1，支撑背板1上设有背板自冷循环管路2、增殖包层冷却管路3、氚提取管路4等。支撑背板1和每个增殖包层块之间设计有4个柔性支撑5和3个定位键6，增殖包层冷却管路3设计有进出包层的进出口7，并通过一系列隔板8与背板自冷循环管路2连接，进出口7直径根据每块包层所需要的冷却剂流量确定，背板自冷循环管路2和增殖包层冷却管路3接触表面涂镀有绝热材料涂层9，提氚管路4表面涂镀有防氚泄露涂层10。所述的多功能背板固定在其背后的屏蔽包层上。
背板自冷循环管路2、增殖包层冷却管路3以及提氚管路4均采用内部开槽结构，背板自冷循环管路2采用液态水作为冷却剂，增殖包层冷却管路4采用气氦作为冷却剂，冷却效果均能满足设计要求
支撑背板1及柔性支撑5均采用低活化材料制造，满足机械强度要求以及增殖包层微小变形补偿要求。
支撑背板1总厚度90mm，背板自冷循环管路2厚度5mm，增殖包层冷却管道3壁厚7mm，增殖包层冷却管路3截面尺寸110×40mm，绝热材料涂层9厚度2mm，增殖包层冷却管路3通过隔板8与背板自冷循环管路相连，提氚管道4尺寸10×20mm,防氚泄露涂层10厚度1mm，实现了自冷和包层冷却不同的温度要求以及防止氚泄露的要求。
背板自冷循环管路2、增殖包层冷却管路3的尺寸根据管路所在的空间以及所需带走的热负荷确定。

Claims (5)

1.一种用于安装和冷却未来聚变堆增殖包层的多功能背板，其特征在于：包括有支撑背板，所述的支撑背板上设有背板自冷循环管路、增殖包层冷却管路、提氚管路，所述的增殖包层冷却管路通过一系列隔板与背板自冷循环管路相连，背板自冷循环管路和增殖包层冷却管路接触表面涂镀有绝热材料涂层，提氚管路表面涂镀有防氚泄露涂层，支撑背板的支撑面上设有柔性支撑。
2.根据权利要求1所述的用于安装和冷却未来聚变堆增殖包层的多功能背板，其特征在于：所述的背板自冷循环管路、增殖包层冷却管路以及提氚管路均采用内部开槽结构，背板自冷循环管路采用液态水作为冷却剂，增殖包层冷却管路采用氦气作为冷却剂。
3.根据权利要求1所述的用于安装和冷却未来聚变堆增殖包层的多功能背板，其特征在于：所述的支撑背板及柔性支撑均采用低活化材料制造。
4.根据权利要求1所述的用于安装和冷却未来聚变堆增殖包层的多功能背板，其特征在于：所述的支撑背板的支撑面上还设有定位键、与增殖包层冷却管路相通的进出包层的进出口。
5.根据权利要求1或2所述的用于安装和冷却未来聚变堆增殖包层的多功能背板，其特征在于：所述的背板自冷循环管路、增殖包层冷却管路的尺寸以及冷却剂流量根据管路所在的空间以及所需带走的热负荷确定。
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