Ампулалық құрылғылар

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 11 бет
Таңдаулыға:

Тәжірбиелік сабақ 4

4 сағат; 12, 13 апта

Тақырып. Ампулалық құрылғылар

Сабақтың мақсаты. Ампулалық құрылғылардың ерекшеліктері мен дизайнын зерттеу. Тапсырманы орындауға арналған нұсқаулық. Студент осы тақырыпты зерттеген кезде ампулалық құрылғылардың мақсаты мен дизайнын түсінуі керек.

Ампула реактордың орталық қабатындағы корпуста орналастырылады. Белсенді аумақтағы ампула корпусын екі бөлікке бөліп тұрған мыстан жасалған пластинкада литий орнатылған. Ампуланың кіріс және шығыс жолдар вакум арқылы жүргізіледі. Ампула корпусы мен ампулалық қондырғы кабаты арасындағы саңылауды салқындату үшін азот қолданылады. Ампула корпусын қыздыру үшін КТМС ХК кабелі қолданылады.

Сурет - Ампулалық қондырғы «ПРОТОН-1» құрылысы

Ампулалық қондырғының температурасын анықтау келесі факторларға байланысты жүреді: қондырғы құрылысындағы материалдардан энергия бөліну, ампула корпусы мен салқындатқыш газ арасындағы конвективті жылуалмасу. Ампулалық қондырғының температурасын ANSYS кешенді программасының көмегімен анықтайды Ампулалық қондырғы симетриялы болғандықтан, оның температурасын бөлігі арқылы ғана анықтауға болады (2 сурет) .

вакуумампула корпусысаңылау 0, 1 ммлитиймысқыздырғыш:

вакуум

ампула корпусы

саңылау 0, 1 мм

литий

мыс

қыздырғыш

Кабельді қыздырғыш минералды оқшауланған екі бөліктен (хром және копель) тұрады. Қыздырғыштың сыртқы қабаты ретінде жылу өткізгіш болат қолданылады. Ампула корпусы мен қыздырғыш арасында 0, 1 мм саңылау болады.

Токамактың теориялық негізі магниттік термиялық зерттеулердің көшбасшысы болып табылады. Оның жаңа новаторында алғашқы термоядролық реакторы жасалады. Сонымен бірге, әлемдік қауымдастық ТКБ-ге барлық бөлінген қаражаттың (10 + 20) % -ын балама деп аталатын басқа жүйелерге магниттік ұстауды жұмсау орынды деп санайды. Бұл жүйелер токамактарға қарағанда бірнеше мүмкін артықшылықтарға ие. Алайда, осы артықшылықтарды іс жүзінде жүзеге асыру қазір мүмкін емес. Сфералық токамактар, бұған дейін де балама жүйелер деп аталған, қазір кеңінен қолданылады (Глобус-M, MAST, NSTX және т. б. ) . Осы объектілерде алынған нәтижелер кәдімгі токактарды зерттеуді ынталандырды. Ықтимал, бұл жүйелер қарапайым және ықшам термоядролық реакторды, өткізбейтін магнит өрісінің орамаларын, сондай-ақ нейтрон көздерін жасауға мүмкіндік береді. Ол қарапайым кен орнында плазманың тұрақтылығын және плазманың жоғары қысымын (0. 25-0. 3) қамтамасыз етеді, бұл қарапайым токамактарда қол жетімді емес. Токамак қондырғыларын пайдалану туралы APRynyp: хокамакта плазма магнит өрісін қолдана отырып камераның қабырғаларынан оқшауланған. Токамактағы магнит өрісі магнит өрістерінің нәтижесі болып табылады:

- тороидтық катушкалар торустың бойымен бойлық магнит өрісін жасайды (4. 1-суретке сәйкес плазмалық сым тәрізді бағытталған) ;

- плазмадан ағып жатқан ток айналасында магнит өрісін жасайды; Бұл күшті басу үшін полоидальды бұрылыстар арқылы жасалған магнит өрісі қолданылады

- тороидтың кішкене айналдыра бағытталған Bp полоидальды магнит өрісі.

Сур. 4. 1. Токамактың негізгі агрегаттарының сызбасы.

Осы екі өрістің қосындысының нәтижесінде 4. 1 суретке сәйкес дөңгелек магнит өрісі алынады. Алайда, белгілі болғандай, бұл жеткіліксіз. Бұл конфигурация арқылы тордың үлкен радиусы бойымен бағытталған бөлшектерге күш қолданылады, ол сымды бұзуға бейім. Алынған магнит өрісі плазмалық торустың - магниттік осьтің орталық сызығын қамтитын шексіз спираль түріндегі күш сызықтарына ие. Осылайша, токамак түрінде магнит өрісінің күш сызықтары жабық, бір-біріне ұялады. майдың басқа беттеріне Ток индуктордың бастапқы орамасымен плазмада ұсталады. Бұл жағдайда плазмалық катушка қайталама ораманың рөлін атқарады. Шын мәнінде, бұл қарапайым трансформатор, оның екінші орамасы плазмалық сым болып табылады. Токамактағы индукциялық токқа қызмет көрсету бастапқы орамдағы магнит өрісінің ағынымен шектелген және тек белгілі бір уақыт ішінде мүмкін. Қазіргі уақытта оны индукциялық емес плазмалық ток күту әдісімен құрылған құйынды электр өрісі - бейтараптарды айдау, радиожиілік және микротолқынды пештер әдісімен жасайды. Индуктордың бастапқы орамасының тороидальды катушкаларынан басқа, тең плазмалық салмақты ұстап тұру және камерадағы оның күйін бақылау үшін қажет болатын полоидты орамалар болуы керек. Полоидальды катушкаларда ағып жатқан токтар плазмалық токқа әсер ететін электромагниттік күштерді жасайды және осылайша камерадағы орнын және плазма сымының қимасының пішінін өзгерте алады.

Токамактың негізгі бөліктері мен ішкі жүйелері. Токамак келесі және ішкі жүйелерден тұрады: негізгі бөліктерден, вакуум камерасы вакуумды жұмыс көлемінде ұстап тұруға қызмет етеді. Оған бірінші қабырға мен плазмаға қарайтын және жылу ағынының плазма аймағынан кетуіне қызмет ететін компоненттер кіреді (диафрагма, лимитер, дивертор, бірінші қабырға жабыны) . Вакуумдық камераның ішіндегі токамактарда полоидтық өрістің орамалары, пассивті тұрақтандыру жүйесінің орамалары, плазманың орналасуы диагноз қойылған датчиктер және датчиктер орналасуы мүмкін; бойлық тороидалы магнит өрісін құру үшін қолданылатын тороидты магниттік орамалар. Тороидальды ораманың көлденең қимасы конструкция тұрғысынан орамада пайда болатын механикалық кернеулерді ескере отырып таңдалады. Соңғысы орамалардың моментсіз түрін қажет етеді, онда созылу күштерінің тұрақтылығы қамтамасыз етіледі, иілу моменті аз болады, демек механикалық кернеулер мүмкін болатын минимумға жақын. Үлкен токамактарда магнит өрісінің мөлшері мен қарқындылығы артқан сайын орамдағы электромагниттік күштер артады. Нәтижесінде, сәтсіздіктен ауытқу үшін төлем өседі және үлкен токтар

- көкнәрдің тороидалды орамасы бір сәтке жақын болуы керек;

- компенсаторлық бұрылыстары бар, плазмада ток құратын және ұстап тұратын орталық соленоидты индуктор;

- орамасының тороюлясы разряд кезінде плазманың экзогендік тепе-теңдігін сақтауға және сымның пішінін басқаруға, ішінара плазмадағы токты ұстап тұруға қолданылады. Полоидальды магниттік жүйенің орамалары әдетте бірнеше түрге бөлінеді:

- оммалық жылыту соленоиды (OHS) немесе орталық соленоид (CS) ;

- ораманың тепе-теңдігі;

- пассивті және белсенді басқару орамалары. Орталық соленоидтің негізгі функциясы

- бұл торустың бойына бағытталған құйынды электр өрісінің разрядтық ағынын ұстап тұру. Кейде орталық соленоид тепе-теңдік орамаларының бір бөлігін индуктор деп атайды. Бұл жағдайда индукторда плазмалық аймақта шашыраңқы полоидальды талшық өрістерінің деңгейі төмен құйынды электр өрісін құру функциялары біріктірілген. Тепе-теңдік орамалары токамакты вакуумдық камерадағы плазманың белгілі бір формасы мен орнын сақтауға қызмет етеді. Белсенді емес пассивті орамалар плазманың тұрақсыздығын тұрақтандыру үшін қолданылады. Кішкентай мөлшердегі алғашқы токамактарда және қысқа плазмалық төгілу уақытында (ондаған миллисекунд), қалың мыс корпусының көмегімен плазманың тепе-теңдігі қамтамасыз етілді. Токты плазмаға тез енгізу үшін лайнерде тороидальды бағытта тесіктер болды. Плазмалық қозғалыс кезінде корпуста пайда болған Фукоценттік токтар бұл разрядтарды ағызудың ұзақтығының реті болатын токтардың теріні ыдырау кезеңдерінде тұрақтандырды.

Шығарылатын импульстің мөлшері мен ұзақтығының артуымен корпусты қолдану тиімділігі төмендеді және заманауи қондырғылар үшін лайнер тасталды. Шығарудың барлық кезеңдерінде тепе-теңдікті қамтамасыз ету міндеті полоидальды орамаларға, сондай-ақ плазманың күйін белсенді бақылау орамаларына ауыстырылды. Бұл жағдайда полоидальды жүйе мен камера орамаларындағы токтардың эволюциясы бұзылуға жағдай жасауды, плазма пішіні мен тогының қажетті динамикасын қамтамасыз етеді. KТМ (4. 2 сурет) - Қазақстан Республикасының Президенті Н. Ә. Назарбаевтың шешімімен Шығыс Қазақстан облысы, Курчатов қаласында құрылған қазақстандық материалтану. Назарбаев Қазақстанның ITER бағдарламасына Ресейдің серіктесі ретінде қатысуын, сондай-ақ елде ғылымның, техниканың және технологияның заманауи салаларын дамыту және жоғары білікті ғылыми және инженерлік кадрлар даярлауды қолдай

Сур 4. 2 Токамак КТМ

Сур. 4. 3. KTM Toкамаk жоғарғы көрінісі

4. 4. КТМ Токамактың пайда болуы

Зерттеуге және материалдарды сынауға арналған тәжірибелік термоядролық қондырғы. Құрылымдық жағынан Токамак КТМ болып табылады, сферомакс (компактылық) және токамактардың (плазманың жоғары тығыздығы) артықшылықтарын сәтті үйлестіретін сфералық токамак.

КТМ токамак құрудың негізгі мақсаты - тест бойынша эксперименттік зерттеулер жүргізу. материалдар мен құрылымдық шешімдер бірінші торуста тігіледі. Қабылдайтын плиталарға жүктемені азайту әдістерін, жылу мен энергияны алудың әртүрлі әдістерін, бөлгіш көлемін жылдам сорып алу әдістерін және камерадан тыс элементтердің істен шығуын болдырмау әдістерін жасау. Токамак КТМ стенд базасының орталығы болады, онда токамакпен жұмыс жасау кезінде бірінші қабырға қорғаныс материалдары мен таратушы қабылдағыш тақталарына жүйелік зерттеулер жүргізуге және кеңістікте 0, 1 МВт / м-ден 20 МБ / м-ге дейінгі энергия ағындарының әсеріне кешенді зерттеу жүргізуге жағдайлар жасалады. әсер ету диапазоны (флюстар) . Сонымен қатар, бұл вакуум камерасына жылдам қол жеткізуді және жоғары вакуумды бұзбай бөлгіш тақталарды ауыстыруды қамтамасыз етеді. Нәтижесінде, КТМ токамак әлемдегі алғашқы реакторлық материал технологиясы мәртебесін алды. Энергетикалық жүктемелердің жоспарланған параметрлері, зерттеулер мен тестілеу үшін қолданылатын әдістер мен диагностикалардың кең спектрі ИТЭР бағдарламасы үшін де, DEMO бағдарламалары үшін де, басқа да тәжірибелік және энергетикалық термоядролық реакторлар үшін маңызды болады. КТМ токамакының міндеттері. Токамактың КТМ токамаксатының негізгі міндеттері:

- қабылдау тақталары мен диверторлық құрылғылардың басқа элементтерінің кандидат материалдарының әрекетін зерттеу;

- шашырау, эрозия, дренаж, механикалық зақымдану процестерін қабылдау дивертор тақталарында зерттеу; - диверторлық пластиналардың беткі және көлемдік температуралық таралу процестерін зерттеу;

- жылытқышы бар қабылдағыш плиталарының жылулық байланысының әр түрлі әдістерін және бөлгіш құрылғының механикалық құрылымын (ДУ) сынау;

- қабылдау және механикалық құрылымдарға арналған салқындату жүйесінің әртүрлі типтерін, схемалары мен конструкцияларын сынау;

- әртүрлі бастапқы бастапқы температуралардағы диверторлық тақталар материалдарының әрекетін зерттеу (плиталар алдын ала қыздырылған жағдайда) ;

- қабылдау тақталарында жергілікті жылу жүктемелерін азайту әдістерін зерттеу (мысалы, X нүктесінің көлденең және тік бағытта циклдік қозғалысы арқылы, қабылдау тақталарының жанында магнит өрісінің құрылымын өзгерту арқылы) ;

- дивертордың көлеміне жоғары бөлінетін газдар немесе буларды айдау арқылы бөлгіш тақталардағы максималды жүктемелерді азайту мүмкіндігін зерттеу;

- дивертор көлеміне жоғары бөлінетін газдар немесе буларды айдау арқылы бөлгіш тақталардағы максималды жүктемелерді азайту мүмкіндігін зерттеу;

- плазмалық сымның триангуляциясын өзгерту арқылы диверторлық аймаққа ағынның азаю мүмкіндігін зерттеу;

- бірінші қабырға қорғанышының әртүрлі материалдарының (қайта өңдеу, атомизация, эрозия, жылу жағдайына қалыпты жағдайдағы және ағымдағы үзілістер кезінде) төзімділігін зерттеу%; - плазмалық сымның орталық аймағына қоспалар ағынын азайтатын кеуекті материалдарды зерттеу; белсенді диверторлық қабаттың (ASOL) қалыптасу процестерін және оның плазмалық плазманы ұстап тұру параметрлері мен процестеріне әсерін зерттеу; - пайдалану кезінде қауіпті бірінші қабырғадағы және бұрушы қабылдағыш плиталарының материалдарын сынау;

- материалтану мәселелерімен қатар, плазмофизикалық мәселелердің кең спектрін КТМ токамакында шешуге және шешуге болады.

КТМ әлемдік термоядролық бағдарламасындағы орны. Токамак КТМ термоядролық энергетиканы дамыту жөніндегі халықаралық жұмыс бағдарламаларында ерекше орын алады. Біріншіден, КТТ токамак өзінің айқын тұжырымдалған мақсатымен ерекшеленеді бірінші қабырғаға қорғаныс үшін материалдарды жан-жақты зерттеу және сынау, жылу және плазмалық ағындардың қарқындылығы мен ағымының кең спектрінде дивертор, диафрагмалар, лимитаторлар және басқа камералық элементтерді алу, физикалық және шешімдер, сынақ шарттары. Токтамак КТМ-де тек токамак ITER-ге (FEAT) ғана емес, сонымен қатар болашақ термоядролық қондырғылар мен реакторларға да сәйкес келетін флоралар кезіндегі материалдар мен қондырғылардың сынақтары болуы мүмкін. Орнатудың салыстырмалы түрде төмен құны, тұтастай алғанда, тіреу базасы, қысқартылған мерзімі және оны жасау, монтаждау және іске қосу-жөндеудің (егжей-тегжейлі жобаланғаннан бастап шамамен үш жыл) КТМ бағдарламасына ғаламдық термоядролық бағдарламада ерекше орын алуға мүмкіндік береді материалтану. Құрылыс, монтаждау және ИТЭР де толыққанды тәжірибелік зерттеулердің басталуына дейін КТМ токамакының іске қосылуы термоядролық материалдар саласындағы жаңа материалдар мен технологиялық шешімдер мен конструкцияларды қоса алғанда, кең халықаралық ынтымақтастық үшін негіз болады. . Қазақстанда термоядролық ядролық қондырғының құрылысын салу қазақстандық ғалымдардың материалтану бойынша жұмыс бағдарламасына қатысу мүмкіндіктерін айтарлықтай кеңейтеді. Токамак халықаралық эксперименттік (ITER) және Токамакты демонстрациялау реакторының (DEMO) реакторлық ғимараты.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.