DB34/T 3441-2019 聚变堆真空室结构设计准则

ICS27.120.99

F60

DB34

安徽省地方标准

DB34/T3441—2019

聚变堆真空室结构设计准则

Designcriteriaforvacuumvesselstructureoffusionreactor

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2019-11-04发布2019-12-04实施

安徽省市场监督管理局发布

DB34/T3441—2019

前言

本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。

本标准由中国科学院等离子体物理研究所提出。

本标准归口单位：安徽省核聚变工程技术及应用标准化技术委员会。

本标准起草单位：中国科学院等离子体物理研究所、安徽省质量和标准化研究院。

本标准主要起草人：宋云涛、陆坤、覃世军、汪青峰、黄素贞、程鸣、徐壮。

I

DB34/T3441—2019

聚变堆真空室结构设计准则

1范围

本标准规定了聚变堆真空室结构设计的术语和定义、系统及设计要求和结构设计要求。

本标准适用于托卡马克聚变堆真空室的结构设计。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T4237不锈钢热轧钢板和钢带

DB34/T2734.1-2016托卡马克聚变堆部件兼容性设计与评估技术指南第1部分：设计

BSEN10088-1不锈钢第1部分：不锈钢的系列（Stainlesssteels-Part1:Listofstainless

steels）

RCC-MR-2007液态金属快中子增殖堆核岛机械设备设计和建造规则（Designandconstruction

rulesformechanicalcomponenetsofnuclearinstallations）

3术语和定义

DB34/T2734.1-2016界定的以及下术语和定义适用于本文件。

3.1

电磁载荷electromagneticload

在发生瞬态事件（如等离子体破裂、垂直位移事件和磁体失超）时，电流切割磁场线产生洛伦兹力

而导致的载荷，该载荷通过内部部件的支撑结构作用在真空室内壁上。

3.2

真空室窗口vacuumvesselport

在真空室外壳体上开一定尺寸的孔，并在孔的末端用窗口领圈来过渡到窗口颈管，在颈管最外端用

法兰密封，真空室窗口可用于安装设备、连通引线、抽真空或维护真空室内部部件。

3.3

真空室烘烤vacuumvesselbaking

对真空室壁进行200℃～350℃之间的烘烤处理，以除去真空室中的水汽以及其他气体杂质。

3.4

边界局域模edgelocalisedmode

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托卡马克中高性能模式（H模）的独特现象，当H模边界输运垒的梯度超过磁流体动力学稳定性

极限时，ELM不稳定性开始爆发性增长，迅速将能量和粒子输运至刮削层和材料表面。

3.5

刮削层scrape-offlayer

等离子体位于最外层封闭磁面与开放磁面之间的位置。

3.6

中性束加热窗口heatingneutralbeamport

为等离子体中性束加热和电流驱动、诊断提供入口的窗口。

3.7

中子屏蔽层innerwallshielding

真空室双层壳体之间填充的所有屏蔽插件和相关支撑结构组成的环形空间结构体。

4系统及设计要求

4.1系统组成

组成托卡马克类型的聚变堆真空室由真空室主体、窗口和支撑结构三部分组成，如图1所示。真空

室主体结构由接缝区、筋板、外壳体、内壳体等组成，窗口结构由窗口颈管、窗口接缝区、窗口领圈等

组成，支撑结构由铰链、支撑块等组成。

窗口颈管

上窗口

窗口接缝区

筋板

窗口领圈

包层

接缝区

偏滤器

内壳体中窗口

下窗口

外壳体

支撑结构

图1聚变堆真空室45°扇区概念设计模型

4.2真空室系统功能

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4.2.1提供产生和维护高质量真空的坚固边界，限制杂质进入等离子体。

4.2.2移除核热。

4.2.3支撑真空室内部部件及其引起的机械载荷。

4.2.4参与中子防护。

4.2.5提供一个等离子体磁流体动力学稳定的连续导体壳。

4.2.6通过窗口为诊断系统、加热系统、抽气系统、水管等提供接近等离子体的通道。

4.2.7为氚和活化灰尘提供第一道约束壁垒。

4.2.8为超导线圈提供辐射屏蔽功能。

4.2.9真空室内外壳体间插入中子屏蔽层来减少环向场波纹度。

4.3真空室系统边界和接口

4.3.1内部部件支撑结构与真空室内壁接口。

4.3.2窗口颈管端部法兰密封板与真空窗口插件接口。

4.3.3窗口颈管端部有对接法兰的接口用来连接遥操作小车接口。

4.3.4窗口法兰密封板与窗口颈管法兰接口。

4.3.5真空室冷却水的管接口。

4.3.6真空室内部和真空室夹层排水管线的管接口。

4.3.7包层模块管路在上窗口颈管过渡段的接口。

4.3.8偏滤器水冷管路在偏滤器窗口颈管过渡段的接口。

4.3.9真空室支撑系统和杜瓦的连接口。

4.3.10真空室与包层和