本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用于核聚變裝置城堡形部件結(jié)構(gòu)研究的樣品設(shè)計(jì)方法，在第一壁材料零件側(cè)面底部開有一定深度和寬度的狹槽，插入與之匹配的連接細(xì)條，將不同第一壁材料零件快速組裝在一起形成聚變裝置面對(duì)等離子體的城堡形部件結(jié)構(gòu)；通過(guò)調(diào)整狹槽位置、細(xì)條寬度等可以控制部件縫隙寬度、深度，通過(guò)對(duì)零件側(cè)面、棱角和頂部進(jìn)行適當(dāng)裁切，可以獲得不同的縫隙剖面和表面形狀。將組裝好的零件樣品裝于具有梯形槽的樣品座中，表面齊平，通過(guò)側(cè)面螺絲擠壓，形成與樣品座底部的良好接觸。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及核聚變裝置領(lǐng)域，具體是一種用于核聚變裝置城堡形部件結(jié)構(gòu)研究的樣品設(shè)計(jì)方法。
技術(shù)介紹
為了在高熱負(fù)荷作用下具有可靠的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱移出能力，以及對(duì)電磁力的抑制，工程上PFC通常設(shè)計(jì)成小瓦塊結(jié)構(gòu)，即所謂的城堡形結(jié)構(gòu)（Castellation structure）。聚變裝置中的燃料滯留問(wèn)題一直被廣泛關(guān)注，這主要是由于ITER和未來(lái)的聚變裝置將以有放射性的氚為原料。從安全的角度考慮，ITER中所允許的氚滯留量為700克。較高的燃料滯留將嚴(yán)重限制安全放電的次數(shù)，從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，只有能夠去除ITER裝置中的氚，ITER計(jì)劃進(jìn)行的D-T聚變反應(yīng)才能持續(xù)進(jìn)行。對(duì)氫同位素滯留的有效監(jiān)測(cè)和評(píng)估，尤其是對(duì)瓦塊縫隙處滯留的有效控制是ITER設(shè)計(jì)階段和未來(lái)物理實(shí)驗(yàn)中面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題之一。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題首先需要理解城堡形結(jié)構(gòu)縫隙中的雜質(zhì)沉積和其引起的燃料滯留的基本特征和機(jī)制。此外，這種城堡形結(jié)構(gòu)中被縫隙分割的小瓦塊零件正對(duì)磁力線的部分形成所謂的突出棱角，而制造和安裝過(guò)程中不可避免的微小誤差，使小瓦塊表面不能完全齊平，可能加劇突出棱角的問(wèn)題。在此處極易形成熱點(diǎn)（hot spots），造成局部過(guò)熱甚至熔化。通過(guò)對(duì)小瓦塊零件棱角或表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟们校梢詼p少這種過(guò)熱，保護(hù)瓦塊棱角，延長(zhǎng)城堡形結(jié)構(gòu)部件的壽命。這些優(yōu)化設(shè)計(jì)需要在聚變裝置中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。聚變裝置中的部件材料的事后分析需要在實(shí)驗(yàn)室儀器中進(jìn)行，這些儀器對(duì)分析樣品的尺寸形狀有著嚴(yán)格的要求，無(wú)法對(duì)縫隙中的雜質(zhì)和燃料粒子進(jìn)行檢測(cè)，而在聚變裝置實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)整塊瓦塊進(jìn)行切割會(huì)產(chǎn)生粉塵污染，切割時(shí)的局部溫度升高也會(huì)使樣品氧化，這些都會(huì)嚴(yán)重影響事后儀器分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種用于核聚變裝置城堡形部件結(jié)構(gòu)研究的樣品設(shè)計(jì)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)核聚變裝置中城堡形結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題。為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案為：一種用于核聚變裝置城堡形部件結(jié)構(gòu)研究的樣品設(shè)計(jì)方法，其特征在于：在第一壁材料零件側(cè)面底部水平開有一定深度和寬度的狹槽，插入與之匹配的連接細(xì)條，將不同第一壁材料零件快速組裝在一起形成聚變裝置面對(duì)等離子體的城堡形部件結(jié)構(gòu)；通過(guò)調(diào)整狹槽位置、連接細(xì)條寬度控制城堡形部件結(jié)構(gòu)縫隙寬度、深度，通過(guò)對(duì)第一壁材料零件側(cè)面、棱角和頂部進(jìn)行適當(dāng)裁切，獲得不同的縫隙剖面和表面形狀；將組裝好的城堡形部件結(jié)構(gòu)樣品裝于具有梯形槽的樣品座中，表面齊平，通過(guò)側(cè)面螺絲擠壓，形成與樣品座底部的良好接觸。所述的一種用于核聚變裝置城堡形部件結(jié)構(gòu)研究的樣品設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述的第一壁材料零件、連接細(xì)條材質(zhì)為用于托卡馬克裝置面對(duì)等離子體材料或基層結(jié)構(gòu)材料，可以為石墨、或碳纖維增強(qiáng)碳、或鎢、或鉬、或鈹、或不銹鋼、或銅。所述的一種用于核聚變裝置城堡形部件結(jié)構(gòu)研究的樣品設(shè)計(jì)方法，其特征在于：第一壁材料零件側(cè)面狹槽和連接細(xì)條的截面基本形狀為矩形，端面可為平面或弧面，連接細(xì)條可為單長(zhǎng)條，也可為多種垂直或平行條結(jié)合在一起形成十字或豐字形狀，連接多個(gè)第一壁材料零件形成一個(gè)整體城堡形部件結(jié)構(gòu)；改變狹槽位置和細(xì)條寬度，使城堡形部件結(jié)構(gòu)中的縫隙具有不同的深度和寬度。所述的一種用于核聚變裝置城堡形部件結(jié)構(gòu)研究的樣品設(shè)計(jì)方法，其特征在于：第一壁材料零件的側(cè)面可以豎直也可以傾斜，形成矩形、梯形的縫隙截面；第一壁材料零件的棱角和表面可以為平面、斜面、圓弧，也可以為多邊形，形成具有不同表面形狀特征的城堡形部件結(jié)構(gòu)。所述的一種用于核聚變裝置城堡形部件結(jié)構(gòu)研究的樣品設(shè)計(jì)方法，其特征在于：對(duì)外圍第一壁材料零件外側(cè)面進(jìn)行裁切，使組裝后的城堡形部件結(jié)構(gòu)截面為正梯形，與樣品座中的梯形槽配合，在樣品座梯形槽的側(cè)面設(shè)計(jì)有螺絲孔，通過(guò)旋緊螺絲頂住梯形城堡形部件結(jié)構(gòu)樣品外側(cè)面，在另外一場(chǎng)梯形槽側(cè)面的配合下，產(chǎn)生向下壓力，使城堡形部件結(jié)構(gòu)樣品與梯形槽底部具有良好的熱電接觸性能。本專利技術(shù)提供了一種用于核聚變裝置城堡形部件結(jié)構(gòu)研究的樣品設(shè)計(jì)方法，能夠?qū)⒉煌谝槐诓牧狭慵焖俳M裝在一起形成聚變裝置面對(duì)等離子體的城堡形部件結(jié)構(gòu)；可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求靈活控制部件縫隙寬度、深度，獲得不同的縫隙剖面和表面形狀。組裝好零件樣品可裝于具有梯形槽的樣品座中，表面齊平，與樣品座底部的接觸良好。安裝于樣品座中的城堡形部件樣品可與其他正常面對(duì)等離子體瓦塊一起固定在托卡馬克裝置不同位置，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后可方便拆卸成符合事后儀器分析形狀尺寸要求的小樣品，獲得不同城堡形結(jié)構(gòu)頂部、縫隙側(cè)面和底部的雜質(zhì)沉積和燃料滯留特征；該種結(jié)構(gòu)在裝置中還可以配合托卡馬克裝置上的紅外相機(jī)等診斷，可以獲得不同城堡形結(jié)構(gòu)的溫度分布特征，評(píng)估不同城堡形結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)效果。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：能夠避免實(shí)驗(yàn)后對(duì)樣品進(jìn)行再加工而帶來(lái)的樣品污染，通過(guò)快速裝配和拆卸樣品零件，即可獲得符合事后儀器分析形狀尺寸要求的小樣品。可靈活控制城堡形結(jié)構(gòu)中的縫隙寬度、深度、截面和表面形狀，獲得不同城堡形結(jié)構(gòu)頂部、縫隙側(cè)面和底部的雜質(zhì)沉積和燃料滯留特征；該種結(jié)構(gòu)在裝置中還可以配合托卡馬克裝置上的紅外相機(jī)等診斷，可以獲得不同城堡形結(jié)構(gòu)的溫度分布特征，評(píng)估不同城堡形結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)效果。附圖說(shuō)明圖1為本專利技術(shù)中第一壁材料零件與連接細(xì)條組裝示意圖。圖2為本專利技術(shù)中城堡形部件結(jié)構(gòu)與樣品座組裝示意圖。具體實(shí)施方式如圖1、圖2所示，一種用于核聚變裝置城堡形部件結(jié)構(gòu)研究的樣品設(shè)計(jì)方法，在第一壁材料零件1-6側(cè)面底部水平開有一定深度和寬度的狹槽，插入與之匹配的連接細(xì)條7，將不同第一壁材料零件1-6快速組裝在一起形成聚變裝置面對(duì)等離子體的城堡形部件結(jié)構(gòu)8；通過(guò)調(diào)整狹槽位置、連接細(xì)條7寬度控制城堡形部件結(jié)構(gòu)8縫隙寬度、深度，通過(guò)對(duì)第一壁材料零件1-6側(cè)面、棱角和頂部進(jìn)行適當(dāng)裁切，獲得不同的縫隙剖面和表面形狀；將組裝好的城堡形部件結(jié)構(gòu)樣品裝于具有梯形槽的樣品座中，表面齊平，通過(guò)側(cè)面螺絲擠壓，形成與樣品座9底部的良好接觸。第一壁材料零件1-6、連接細(xì)條材質(zhì)為用于托卡馬克裝置面對(duì)等離子體材料或基層結(jié)構(gòu)材料，可以為石墨、或碳纖維增強(qiáng)碳、或鎢、或鉬、或鈹、或不銹鋼、或銅。第一壁材料零件1-6側(cè)面狹槽和連接細(xì)條的截面基本形狀為矩形，端面可為平面或弧面，連接細(xì)條可為單長(zhǎng)條，也可為多種垂直或平行條結(jié)合在一起形成十字或豐字形狀，連接多個(gè)第一壁材料零件1-6形成一個(gè)整體城堡形部件結(jié)構(gòu)8；改變狹槽位置和細(xì)條寬度，使城堡形部件結(jié)構(gòu)8中的縫隙具有不同的深度和寬度。第一壁材料零件1-6的側(cè)面可以豎直也可以傾斜，形成矩形、梯形的縫隙截面；第一壁材料零件的棱角和表面可以為平面、斜面、圓弧，也可以為多邊形，形成具有不同表面形狀特征的城堡形部件結(jié)構(gòu)8。對(duì)外圍第一壁材料零件1-6外側(cè)面進(jìn)行裁切，使組裝后的城堡形部件結(jié)構(gòu)8截面為正梯形，與樣品座9中的梯形槽配合，在樣品座9梯形槽的側(cè)面設(shè)計(jì)有螺絲孔，通過(guò)旋緊螺絲10、11頂住梯形城堡形部件結(jié)構(gòu)8樣品外側(cè)面，在另外一場(chǎng)梯形槽側(cè)面的配合下，產(chǎn)生向下壓力，使城堡形部件結(jié)構(gòu)樣品與梯形槽底部具有良好的熱電接觸性能。本專利技術(shù)中，用于核聚變裝置面對(duì)等離子體城堡形結(jié)構(gòu)研究的可快速拆裝樣品設(shè)計(jì)方法，在第一壁材料零件1-6的側(cè)面底部開有一定深度和寬度的狹槽，插入與之匹配的連接細(xì)條7，將不同第一壁材料零件快速組裝在一起形成聚變裝置面對(duì)等離子體的城堡形部件結(jié)構(gòu)8本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于核聚變裝置城堡形部件結(jié)構(gòu)研究的樣品設(shè)計(jì)方法，其特征在于：在第一壁材料零件側(cè)面底部水平開有一定深度和寬度的狹槽，插入與之匹配的連接細(xì)條，將不同第一壁材料零件快速組裝在一起形成聚變裝置面對(duì)等離子體的城堡形部件結(jié)構(gòu)；通過(guò)調(diào)整狹槽位置、連接細(xì)條寬度控制城堡形部件結(jié)構(gòu)縫隙寬度、深度，通過(guò)對(duì)第一壁材料零件側(cè)面、棱角和頂部進(jìn)行適當(dāng)裁切，獲得不同的縫隙剖面和表面形狀；將組裝好的城堡形部件結(jié)構(gòu)樣品裝于具有梯形槽的樣品座中，表面齊平，通過(guò)側(cè)面螺絲擠壓，形成與樣品座底部的良好接觸。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于核聚變裝置城堡形部件結(jié)構(gòu)研究的樣品設(shè)計(jì)方法，其特征在于：在第一壁材料零件側(cè)面底部水平開有一定深度和寬度的狹槽，插入與之匹配的連接細(xì)條，將不同第一壁材料零件快速組裝在一起形成聚變裝置面對(duì)等離子體的城堡形部件結(jié)構(gòu)；通過(guò)調(diào)整狹槽位置、連接細(xì)條寬度控制城堡形部件結(jié)構(gòu)縫隙寬度、深度，通過(guò)對(duì)第一壁材料零件側(cè)面、棱角和頂部進(jìn)行適當(dāng)裁切，獲得不同的縫隙剖面和表面形狀；將組裝好的城堡形部件結(jié)構(gòu)樣品裝于具有梯形槽的樣品座中，表面齊平，通過(guò)側(cè)面螺絲擠壓，形成與樣品座底部的良好接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于核聚變裝置城堡形部件結(jié)構(gòu)研究的樣品設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述的第一壁材料零件、連接細(xì)條材質(zhì)為用于托卡馬克裝置面對(duì)等離子體材料或基層結(jié)構(gòu)材料，可以為石墨、或碳纖維增強(qiáng)碳、或鎢、或鉬、或鈹、或不銹鋼、或銅。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于核聚變裝置城堡形部件結(jié)構(gòu)研究的樣品設(shè)計(jì)方法，其特征在于：第一壁材料零件側(cè)面狹槽和連接細(xì)條的截面基本形狀為...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：丁芳，毛紅敏，陳夏華，羅廣南，吳婧，謝春意，胡振華，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：安徽;34
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