一種用于核聚變裝置維護(hù)的增殖包層固定的結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及核聚變反應(yīng)堆工程技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于核聚變裝置維護(hù)的增殖包層固定的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]磁約束核聚變裝置是目前研宄可控核聚變的一種主要裝置，它的研宄對(duì)于實(shí)現(xiàn)商業(yè)聚變堆具有重要意義。磁約束核聚變裝置是一種有磁場(chǎng)約束等離子體在真空室內(nèi)發(fā)生聚變反應(yīng)，從而釋放出巨大能量，進(jìn)而進(jìn)行熱電轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化為電能，是一種理想的能源替代方案。核聚變裝置成千上萬(wàn)個(gè)系統(tǒng)部件組成，其中包層是磁約束核聚變裝置的核心部件之一。包層位于真空室內(nèi)部，靠近等離子體反應(yīng)區(qū)域，它為聚變反應(yīng)提供氚、中子等反應(yīng)要素，同時(shí)又對(duì)聚變反應(yīng)產(chǎn)生的中子進(jìn)行屏蔽，將聚變反應(yīng)產(chǎn)生的巨大熱量帶出真空室，送至熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)?，F(xiàn)有的/正在建造的磁約束核聚變裝置的包層系統(tǒng)由一個(gè)個(gè)包層模塊組成，又分為增值包層和屏蔽包層。其中增殖包層是聚變反應(yīng)要素(氚、中子等)的主要供給系統(tǒng)。每個(gè)增值包層內(nèi)部包含鋰層、冷卻層、中子倍增層等多種結(jié)構(gòu)和管路，大小約為1X0.8X0.5米，重量約為5噸。聚變堆運(yùn)行后需要對(duì)包層系統(tǒng)進(jìn)行定期維護(hù)，由于屏蔽包層的維護(hù)頻率比較低(5年以上進(jìn)行一次)，增殖包層由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能多、運(yùn)行環(huán)境惡劣(更靠近等離子體區(qū)域，環(huán)境溫度高(600度以上))，需要經(jīng)常維護(hù)(約2年進(jìn)行一次)。參考ITER(國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆)，其包層模塊總量為440塊，包層維護(hù)時(shí)，一塊塊的拆除/安裝，維護(hù)周期很長(zhǎng)。因此，提出一種新的包層系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，即采用大模塊化的包層結(jié)構(gòu)，將多個(gè)包層單元固定到一個(gè)背板上，形成一個(gè)包層模塊，維護(hù)時(shí)直接對(duì)這個(gè)模塊進(jìn)行拆除/安裝，以提高包層系統(tǒng)維護(hù)效率。沒(méi)有使用大模塊化方案的增殖包層系統(tǒng)是一個(gè)個(gè)單元安裝在屏蔽包層上，對(duì)于大模塊化的增值包層，設(shè)計(jì)一種新的安裝方式，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的安裝和拆除，同時(shí)能夠提高固定的強(qiáng)度，降低熱變形對(duì)固定結(jié)構(gòu)的影響。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種用于核聚變裝置維護(hù)的增殖包層固定的結(jié)構(gòu)，將增殖包層單元組合成包層大模塊，實(shí)現(xiàn)增殖包層模塊的快速安裝和拆除，提高維護(hù)效率，提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，降低輻射熱對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種用于核聚變裝置維護(hù)的增殖包層固定的結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括有弧形的屏蔽包層模塊、背板，屏蔽包層模塊上段內(nèi)弧面垂直連接有與背板形狀匹配的連接板，連接板前側(cè)面沿弧向開(kāi)有多個(gè)導(dǎo)向孔，每個(gè)導(dǎo)向孔處分別設(shè)置有固定塊，每個(gè)固定塊前端向固定塊中設(shè)有導(dǎo)向凹槽，導(dǎo)向凹槽的槽口前端槽壁上還開(kāi)有一對(duì)連接螺紋孔，屏蔽包層模塊下段內(nèi)弧面上設(shè)置有背板支撐座，所述背板沿屏蔽包層模塊內(nèi)弧面設(shè)置，背板底端連接有背板下部支撐機(jī)構(gòu)，且背板下部支撐機(jī)構(gòu)相對(duì)于背板底端切線方向傾斜一定角度，背板下部支撐機(jī)構(gòu)底端連接有背板底部三角支撐，所述背板內(nèi)弧面、背板下部支撐機(jī)構(gòu)內(nèi)壁、背板底部三角支撐上共同通過(guò)包層單位連接螺栓安裝有增殖包層單元，背板的外弧面上沿弧向設(shè)置有多個(gè)背板連接塊，每個(gè)背板連接塊與背板之間通過(guò)柔性波紋結(jié)構(gòu)連接，每個(gè)背板連接塊中分別沿前后方向開(kāi)有導(dǎo)桿連接孔，所述背板上背板連接塊一一對(duì)應(yīng)卡入屏蔽包層模塊連接板上固定塊的導(dǎo)向凹槽中，背板上背板下部支撐機(jī)構(gòu)與屏蔽包層模塊上背板支撐座連接，還包括有多個(gè)與背板上背板連接塊一一對(duì)應(yīng)配合的活動(dòng)連接塊，每個(gè)活動(dòng)連接塊中心分別垂直連接有連接導(dǎo)桿，每個(gè)活動(dòng)連接塊的連接導(dǎo)桿分別穿過(guò)對(duì)應(yīng)的背板連接塊中導(dǎo)桿連接孔后再穿入連接板上的導(dǎo)向孔中，且每個(gè)活動(dòng)連接塊分別通過(guò)螺入屏蔽包層模塊連接板上固定塊中連接螺紋孔的連接螺栓安裝在固定塊上。
[0005]所述的一種用于核聚變裝置維護(hù)的增殖包層固定的結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述背板頂端連接有卡口狀的頂部支撐機(jī)構(gòu)，頂部支撐機(jī)構(gòu)中轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有多個(gè)中心軸豎向設(shè)置的滾動(dòng)輪。
[0006]本發(fā)明的有益效果在于:
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)取代了現(xiàn)有的單塊包層的安裝固定結(jié)構(gòu)和維護(hù)方式，將多個(gè)包層單元集成在一個(gè)背板上，在背板上設(shè)計(jì)固定結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了增殖包層的快速安裝和拆除，同時(shí)，固定結(jié)構(gòu)上的柔性結(jié)構(gòu)能夠吸收輻射熱引起的背板結(jié)構(gòu)變形，降低了對(duì)背板及其固定結(jié)構(gòu)的影響，提高了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)立體示意圖。
[0008]圖2為本發(fā)明背板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖3為圖2中的A放大視圖。
[0010]圖4為本發(fā)明背板連接塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖5為本發(fā)明背板連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖6為本發(fā)明下部支撐方式示意圖圖7為本發(fā)明工作示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1-圖7所示，一種用于核聚變裝置維護(hù)的增殖包層固定的結(jié)構(gòu)，包括有弧形的屏蔽包層模塊5、背板2，屏蔽包層模塊5上段內(nèi)弧面垂直連接有與背板2形狀匹配的連接板，連接板前側(cè)面沿弧向開(kāi)有多個(gè)導(dǎo)向孔20，每個(gè)導(dǎo)向孔20處分別設(shè)置有固定塊19，每個(gè)固定塊19前端向固定塊中設(shè)有導(dǎo)向凹槽21，導(dǎo)向凹槽21的槽口前端槽壁上還開(kāi)有一對(duì)連接螺紋孔18，屏蔽包層模塊5下段內(nèi)弧面上設(shè)置有背板支撐座4，背板2沿屏蔽包層模塊5內(nèi)弧面設(shè)置，背板2底端連接有背板下部支撐機(jī)構(gòu)10，且背板下部支撐機(jī)構(gòu)10相對(duì)于背板2底端切線方向傾斜一定角度，背板下部支撐機(jī)構(gòu)10底端連接有背板底部三角支撐11，背板2內(nèi)弧面、背板下部支撐機(jī)構(gòu)10內(nèi)壁、背板底部三角支撐11上共同通過(guò)包層單位連接螺栓9安裝有增殖包層單元1，背板2的外弧面上沿弧向設(shè)置有多個(gè)背板連接塊8，每個(gè)背板連接塊8與背板2之間通過(guò)柔性波紋結(jié)構(gòu)14連接，每個(gè)背板連接塊8中分別沿前后方向開(kāi)有導(dǎo)桿連接孔13，背板2上背板連接塊8 一一對(duì)應(yīng)卡入屏蔽包層模塊5連接板上固定塊19的導(dǎo)向凹槽21中，背板2上背板下部支撐機(jī)構(gòu)10與屏蔽包層模塊5上背板支撐座4連接，還包括有多個(gè)與背板2上背板連接塊8 一一對(duì)應(yīng)配合的活動(dòng)連接塊15，每個(gè)活動(dòng)連接塊15中心分別垂直連接有連接導(dǎo)桿17，每個(gè)活動(dòng)連接塊15的連接導(dǎo)桿17分別穿過(guò)對(duì)應(yīng)的背板連接塊8中導(dǎo)桿連接孔13后再穿入連接板上的導(dǎo)向孔20中，且每個(gè)活動(dòng)連接塊15分別通過(guò)螺入屏蔽包層模塊5連接板上固定塊19中連接螺紋孔18的連接螺栓16安裝在固定塊19上。
[0014]背板2頂端連接有卡口狀的頂部支撐機(jī)構(gòu)7，頂部支撐機(jī)構(gòu)7中轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有多個(gè)中心軸豎向設(shè)置的滾動(dòng)輪12。
[0015]如圖1至圖7所示。本發(fā)明包括有背板2、背板連接快8、包層單元連接螺栓9、背板下部支撐結(jié)構(gòu)10和背板底部三角支撐11。增殖包層單元I從背板2的背面通過(guò)包層單元連接螺栓9固定在背板2上。背板2頂部設(shè)有頂部支撐機(jī)構(gòu)7，頂部支撐機(jī)構(gòu)7中設(shè)有多個(gè)滾動(dòng)輪12，與位于真空室上部的軌道3接觸，實(shí)現(xiàn)水平方向負(fù)方向的支撐。背板2下部設(shè)有支撐結(jié)構(gòu)10，支撐結(jié)構(gòu)10底部有較小的傾角，與位于屏蔽包層模塊5上的背板支撐座4相連，實(shí)現(xiàn)水平負(fù)方向和豎直負(fù)方向的支撐。
[0016]裝配有多個(gè)增殖包層單元I的背板2主要通過(guò)多個(gè)背板連接結(jié)構(gòu)6連接固定在屏蔽包層模塊5上。背板連接結(jié)構(gòu)6由焊接固定在背板2上的背板連接塊8、裝配時(shí)處于自由的活動(dòng)連接塊15和焊接固定在屏蔽包層模塊5上的固定塊19組成?；顒?dòng)連接塊15上設(shè)置有連接導(dǎo)桿17，連接導(dǎo)桿17穿過(guò)背板連接塊8上的導(dǎo)桿連接孔13，將背板連接塊8連接在焊接固定在屏蔽包層模塊5上的固定塊19上的導(dǎo)向凹槽21中，連接導(dǎo)桿17穿過(guò)導(dǎo)桿連接孔13后穿過(guò)導(dǎo)向孔20，利用連接螺栓16和連接螺紋孔18將活動(dòng)連接塊15固定在屏蔽包層5的固定塊19上，從而將背板連接塊8固定在增值包層5上，即將帶有增殖包層單元I的背板2連接固定在屏蔽包層5上。
[0017]背板2上面的背板連接塊8設(shè)計(jì)有柔性波紋結(jié)構(gòu)14，用于補(bǔ)償背板2在輻射熱作用下產(chǎn)生的變形，使得背板連接塊8的結(jié)構(gòu)不破壞。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于核聚變裝置維護(hù)的增殖包層固定的結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括有弧形的屏蔽包層模塊、背板，屏蔽包層模塊上段內(nèi)弧面垂直連接有與背板形狀匹配的連接板，連接板前側(cè)面沿弧向開(kāi)有多個(gè)導(dǎo)向孔，每個(gè)導(dǎo)向孔處分別設(shè)置有固定塊，每個(gè)固定塊前端向固定塊中設(shè)有導(dǎo)向凹槽，導(dǎo)向凹槽的槽口前端槽壁上還開(kāi)有一對(duì)連接螺紋孔，屏蔽包層模塊下段內(nèi)弧面上設(shè)置有背板支撐座，所述背板沿屏蔽包層模塊內(nèi)弧面設(shè)置，背板底端連接有背板下部支撐機(jī)構(gòu)，且背板下部支撐機(jī)構(gòu)相對(duì)于背板底端切線方向傾斜一定角度，背板下部支撐機(jī)構(gòu)底端連接有背板底部三角支撐，所述背板內(nèi)弧面、背板下部支撐機(jī)構(gòu)內(nèi)壁、背板底部三角支撐上共同通過(guò)包層單位連接螺栓安裝有增殖包層單元，背板的外弧面上沿弧向設(shè)置有多個(gè)背板連接塊，每個(gè)背板連接塊與背板之間通過(guò)柔性波紋結(jié)構(gòu)連接，每個(gè)背板連接塊中分別沿前后方向開(kāi)有導(dǎo)桿連接孔，所述背板上背板連接塊一一對(duì)應(yīng)卡入屏蔽包層模塊連接板上固定塊的導(dǎo)向凹槽中，背板上背板下部支撐機(jī)構(gòu)與屏蔽包層模塊上背板支撐座連接，還包括有多個(gè)與背板上背板連接塊一一對(duì)應(yīng)配合的活動(dòng)連接塊，每個(gè)活動(dòng)連接塊中心分別垂直連接有連接導(dǎo)桿，每個(gè)活動(dòng)連接塊的連接導(dǎo)桿分別穿過(guò)對(duì)應(yīng)的背板連接塊中導(dǎo)桿連接孔后再穿入連接板上的導(dǎo)向孔中，且每個(gè)活動(dòng)連接塊分別通過(guò)螺入屏蔽包層模塊連接板上固定塊中連接螺紋孔的連接螺栓安裝在固定塊上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于核聚變裝置維護(hù)的增殖包層固定的結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述背板頂端連接有卡口狀的頂部支撐機(jī)構(gòu)，頂部支撐機(jī)構(gòu)中轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有多個(gè)中心軸豎向設(shè)置的滾動(dòng)輪。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于核聚變裝置維護(hù)的增殖包層固定的結(jié)構(gòu)，包括有背板結(jié)構(gòu)和連接機(jī)構(gòu)；所述的背板結(jié)構(gòu)上設(shè)有頂部支撐和下部支撐結(jié)構(gòu)，分別與真空室上部軌道和屏蔽包層支撐座連接；所述的連接機(jī)構(gòu)包括有背板連接塊、活動(dòng)連接塊和固定塊，活動(dòng)連接塊上的導(dǎo)桿穿過(guò)背板連接塊，將背板連接在固定塊上，實(shí)現(xiàn)包層模塊的固定。每個(gè)包層單元從背面通過(guò)連接螺栓固定在背板上。背板連接塊上設(shè)有柔性波紋結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)取代了現(xiàn)有的單塊包層的安裝固定結(jié)構(gòu)和維護(hù)方式，將多個(gè)包層單元集成在一個(gè)背板上，在背板上設(shè)計(jì)固定結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了增殖包層的快速安裝和拆除，同時(shí)，固定結(jié)構(gòu)上的柔性結(jié)構(gòu)能夠降低了輻射熱對(duì)背板及其固定結(jié)構(gòu)的影響，提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
【IPC分類(lèi)】G21B1-25
【公開(kāi)號(hào)】CN104821185
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510117061
【發(fā)明人】魏江華, 宋云濤, 裴坤, 趙文龍, 李陽(yáng), 潘洪濤, 魏小洋, 王堃, 程勇
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所
【公開(kāi)日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年3月17日