Введение к работе
Актуальность темы. Исследования в области управляемого термоядерного синтеза и разработка на их основе тэрмоядерных реакторов являются одной из актуальных задач современной науки и техники. Наибольшие успехи в плазмофизических исследованиях достигнуты на установках с магнитным удержанием плазмы и прежде всего на установках типа токамак. Развитие термоядерной программы в настоящее время связано с разработкой проектов демонстрационного реактора-токамака. Одной из основных систем термоядерных установок является вакуумная система. Особенностями термоядерных установок реакторных масштабов , отличающими их от экспериментальных установок и влияющими на параметры вакуумной системы, являются: работа с дейтериево-тритисвой плазмой,
увеличенная продолжительность импульса (10 с), малая продолжительность паузы между импульсами (10-20 с), большие
?Ч -Т
потоки откачиваемых частиц (до 10 с ), воздействие на элементы конструкции мощных потоков тепла и високоенергетичних частиц, работа в длительном квазинепрэрывном режиме в условиях дистанционного обслуживания. Перечисленные особенности гплшципиально различают вакуумные системы термоядерных реакторов и экспериментальных термоядерных установок и делают актуальной тему диссертационной работы.
Цель работы.Целью настоящей работы является разработка методов и проведение расчетов вакуумных систем термоядерных реакторов, изучение характеристик высоковакуушшх насосов при откачке тяжелых изотопов водорода, разработка элементов высоковакуумного тракта, отработка вакуумно-технологичесхих вопросов создания вакуумных камер токамаков.
Научная новизна. В диссертационной работе:
на основе- анализа баланса потоков нейтральных частиц в вакуумном тракте термоядерного реактора получены соотношения, связывающие характеристики системы откачки с параметрами плазмы;
определена вероятность прохождения диверторных (лимитерных) каналов нейтральными частицами с учетом их взаимодействия с пространственно неоднородной плазмой;
предложены расчетные зависимости для определения концентрации и интегральной плотности нейтрального газа в тракте инкекции быстрых атомов;
проведена расчетная оптимизация профиля приемной
поверхности диверторных (лимитерных) пластин, обеспечивающая снижение теплового газовыделэния за счет выравнивания тепловой нагрузки по поверхности;
исследованы закономерности термализации газа в каналах откачки реактора;
оценено влияние распыления графигосодержащих материалов на образование газовых углеводородных соединений; на специализированной экспериментальной установке определены коэффициенты распыления ряда графитосодержащих, материалов;
определены характеристики высоковакуумных насосов различных типов при откачке тяжелых изотопов водорода: коэффициенты компрессии и быстрота действия турбомолекулярного насоса, быстрота действия и распределение трития в электродах магниторазрядных насосов, сороционные характеристики нераспыляемого газопоглотителя типа циаль, коэффициенты прилипания на пленках титана;
предложены компоновочные и конструктивные решения высоковакуумных насосов для откачки реактора и откачных блоков различных модификаций;
разработана и внедрена методика контроля герметичности вакуумных камер термоядерных установок, обеспечивающая возможность получения в них фонового давления 10-10 Па и высокую надежность.
Практическая ценность. Полученные результаты использованы при разработке проектов термоядерных реакторов ИНТОР и ИТЭР, проектов реакторов ЭТРТ, ДГРТ, ОТР и инжекторов быстрых атомов для этих реакторов, при разработке и изготовлешш вакуумных камер термоядерных установок ТМ-4, ТМ-4А, ТТ-3, ТСП, T-I5, при разработке ряда турбомолекулярных насосов большой производительности.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на Всесоюзной конференции по физике и технике высокого вакуума (Ленинград, 1985 г.), Всесоюзных конференциях по инженерным проблемам термоядерных реакторов, (Ленинград, 1981, 1984, 1988, 1990 гг.), совещаниях международной рабочей группы экспертов по установке ИКГОР (Вена, 1980-1984 гг.), совещаниях международной рабочей группы экспертов по установке ИТЭР (Гархинг, 1988-1990 гг.).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения й~~ списка литературы. диссертация
изложена на 132 страницах машинописного текста, включая 61 рисунок, 17 таблиц и список литературы (85 наименований).
