超導托卡馬克核聚變裝置真空室的窗口頸管結構制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種特殊的超導托卡馬克核聚變裝置真空室的窗口頸管結構，包括有真空室殼體，真空室上有水平窗口和垂直窗口，所述水平窗口和垂直窗口上安裝有頸管，其特征在于所述的頸管上有二段波紋管，二段波紋管之間有硬管。本發明專利技術可以使真空室及在運行時受熱后既可有效吸收熱變形，窗口頸管沿軸向依然保持直線性，從而保證了一些診斷設備特別是光學系繞正常工作，不至于測量光路偏移等離子體。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于一種超導托卡馬克核聚變裝置的部件，具體是一種特殊的超導托卡馬克核聚變裝置的水平窗口和垂直窗口的頸管結構。
技術介紹
超導托卡馬克裝置真空室是目前同類裝置中結構設計和加工工藝都較為復雜的超高真空容器，是裝置主機的“心臟”部件之一，是等離子體運行的直接場所，它涉及到電物理、等離子體物理、機械、真空和力學等學科，根據物理實驗需求，真空室本體上開有很多的水平和上下垂直窗口，用于診斷、加熱、抽氣、充氣、冷卻等，這些窗口的一種共同特點就是窗口法蘭端面離裝置中心都很遠，而真空室本體結構的運行溫度為1008C，其窗口外頸管受到真空室系統的熱應力的影響，容易發生吸熱變形彎曲，從而導致一些診斷設備尤其是光學系統不能正常工作。
技術實現思路
本專利技術提出一種特殊的超導托卡馬克核聚變裝置真空室的窗口頸管結構，根據超導托卡馬克裝置的結構特點，充分考慮受力特點，采取具有二段間隔波紋管的頸管結構，使真空室及在運行時受熱后既可有效吸收熱變形，窗口頸管沿軸向依然保持直線性，從而保證了一些診斷設備特別是光學系統正常工作，不至于測量光路偏移等離子體。 本專利技術的技術方案如下特殊的超導托卡馬克核聚變裝置真空室的窗口頸管結構，包括有真空室殼體，真空室上有水平窗口和垂直窗口，所述水平窗口和垂直窗口上安裝有頸管，其特征在于所述的頸管上有二段波紋管，二段波紋管之間有硬管。 每段波紋管10個波節，波紋管厚度為1mm，硬管長取200mm。 由于窗口頸管的長度比較長，而且它的剛度比真空室本體要小，這樣真空室殼體與窗口頸管相貫處在大氣壓、電磁力、烘烤熱應力等載荷作用下就會產生較大的彎曲應力，為了吸收熱變形，減少真空室與頸管相貫處的應力，從結構設計考慮，在各個水平窗口和垂直窗口分別設有兩段波紋管，并且在兩段波紋管之間設有一段硬段頸管。這種結構一方面可以實現窗口上下主硬段軸線的大尺度平行偏移，另一方面可有效減少波紋管的波數，減少真空破壞的幾率因素，更重要的是可以減小波紋管的變形量，從而降低波紋管上的最大應力值。本專利技術可以使真空室及在運行時受熱后既可有效吸收熱變形，窗口頸管沿軸向依然保持直線性，從而保證了一些診斷設備特別是光學系統正常工作，不至于測量光路偏移等離子體。 附圖說明 圖1為本專利技術結構示意圖。 圖2為本專利技術的波紋管結構示意圖。 圖3為本專利技術頸管受熱前結構與受熱后變形結構比較示意圖。 具體實施方式 參見附圖。 在超導托卡馬克核聚變裝置真空室殼體上有水平窗口和垂直窗口，所述水平窗口和垂直窗口上安裝有頸管1，其特征在于所述的頸管上有二段波紋管2，二段波紋管2之間有硬管3。每段波紋管2有10個波節，波紋管2厚度為1mm，硬管3長取200mm。 窗口頸管波紋管之間硬管長度的優化垂直窗口每段波紋管取10個波，建立窗口頸管有限元分析模型，窗口法蘭端面為全固定約束，頸管與真空室殼體相貫處按照真空室250℃烘烤熱變形情況添加位移邊界條件(沿大環半徑方向位移為15mm，沿窗口頸管方向向上位移為15mm)，然后優化計算硬段長度。 具體的優化結果如表1所示。從計算結果可以看出波紋管波節數取10，硬管長取200mm比較合理。 表1垂直窗口硬段長度優化結果 硬管長取200mm時，應力最大值為422.7MPa，這些應力主要是由于真空室烘烤產生熱變形引起的，因此都歸屬二次應力范圍，其值均小于3倍的316L不銹鋼的許用應力147MPa，所以認為這些波紋管連接結構方案是安全的、合理的。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
特殊的超導托卡馬克核聚變裝置真空室的窗口頸管結構，包括有真空室殼體，真空室上有水平窗口和垂直窗口，所述水平窗口和垂直窗口上安裝有頸管，其特征在于所述的頸管上有二段波紋管，二段波紋管之間有硬管。

【技術特征摘要】
1.特殊的超導托卡馬克核聚變裝置真空室的窗口頸管結構，包括有真空室殼體，真空室上有水平窗口和垂直窗口，所述水平窗口和垂直窗口上安裝有頸管，其特征在于所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：武松濤，宋云濤，姚達毛，
申請(專利權)人：中國科學院等離子體物理研究所，
類型：發明
國別省市：34[中國|安徽]