Hvers vegna H-geislar eru notaðir í Tokamak stuðningsmannvirkjum
Tokamak eða stellarator byggir á boltuðum og soðnum burðargrind sem ber þyngd spóla, lofttæmisgeira og kryostatstiga á meðan hann er stöðugur í vídd yfir endurteknar hita- og rafsegulsveiflur. H-geislasniðið er ákjósanlegt fyrir þessa skyldu vegna þess að opinn, tvöfalt samhverfur hluti þess setur efni þar sem beygjustífni er krafist, heldur hlutlausum ásnum fyrirsjáanlegum og gerir báðar flanshliðarnar aðgengilegar fyrir klemmur, jakka og tækjabúnað. Dæmigerð ramma vinnur flansinn við að beygja sig undir þyngdarafl og jarðskjálftaálagi og vefurinn í klippingu við truflanir.
Innan eða strax fyrir utan kryostatinn hættir geislinn að vera eingöngu vélrænn hluti. Það verður hluti af rafsegul- og tómarúmrásinni, þannig að allar efnislegar ákvarðanir verða að réttlæta gegn nifteindageislun, hitaálagi og útgasun sem og gegn styrk og stífleika.
Minni-virkjunarstig og nifteindageislunarmörk
Nifteindaútsetning breytir venjulegum málmblöndur í langlífar geislasamsætur, þannig að burðarstál í samrunaumhverfi er fyrst valið til að draga úr virkjun og í öðru lagi fyrir kostnað. Frumefni eins og níóbín, mólýbden og kopar eru takmörkuð vegna þess að umbreytingarafurðir þeirra ráða yfir skammtahraðanum eftir lokun, og leifar bórs er haldið undir 0,0015% til að koma í veg fyrir að helíumbrotnar vegna umbreytingarviðbragða.
Minnkað-virkjað ferrític/martensitic stál af 9% Cr-WVTa gerðinni er notað þar sem mikil varmaleiðni og lítil bólga skipta mestu máli.
Vanadíum-grunn málmblöndur eins og V-4Cr-4Ti halda gagnlegri sveigjanleika eftir skemmdir upp á um það bil 50 dpa og eru áfram aðlaðandi fyrir staði með hæsta hitastigi.
Leyfilegt efni er tekið úr eftir-geislunarprófun frekar en úr stofu-handbókum um hitastig. Viðunandi hegðun við 550 gráður er venjulega skilgreind sem aukning uppskeruþols sem nemur minna en 20% ásamt mælanlegum leifar sveigjanleika, og samhæfni við fjar-meðhöndlun krefst höggseigni yfir u.þ.b. 80 J við -196 gráður eftir geislun. Vegna þess að ramminn verður að þjóna 50 ára endingartíma, er tilfærsluskemmdir metnar með nifteindalíkönum og síðan athugað á móti hröðuðu geislunargögnum áður en hlutastærð er fryst.
Rafsegul- og varmahönnun deildarinnar
Sviðhraði allt að 3 T/s framkallar hvirfilstrauma í hvaða leiðslulykju sem er og þessir straumar koma staðbundinni hitun saman við Lorentz krafta. Sterkur vefur er því ákjósanlegur: samfelldur vefur hegðar sér eins og ein lág-viðnámsbraut á takmörkuðu lykkjusvæði, á meðan mjög götóttur vefur getur búið til nokkrar lokaðar hringrásir með háan hringstraum. Hlutasniðum er raðað þannig að óviljandi lokaðar lykkjur haldist undir um 0,1 m² og skammvinn rafsegulgreining sannreynir viðnám gegn bilunarstraumum á svæðinu 50 kA.
Ó-segulmagnaðir austenítískir flokkar eins og 316LN eru settir nálægt spólunum til að takmarka sviðsröskun, með hlutfallslegu gegndræpi sem venjulega er undir 1,005.
Rafpússaðir yfirborð takmarka losun á vettvangi og draga úr hættu á bogamyndun við allt að 20 kV.
Leiðandi húðun og tengibönd varðveita rafsamfellu yfir einangruð samskeyti.
Varmahönnun fylgir sömu rökfræði. Virkir kældir vefir dreifa helíum í allt að 500 gráður í gegnum rásir sem eru vélaðar inn í vefinn eða festar með dreifingartengingu og keramik varma hindrunarhúð skera hámarkshitastig yfirborðs um u.þ.b. 300 gráður þannig að burðarhlutinn haldist innan skriðkerfisins. Lengdarvöxtur frásogast af rennitengingum sem eru að stærð fyrir um það bil 120 mm tilfærslu og endanlegt frumefni sameina rafsegul-, varma- og burðareðlisfræði þannig að hringstraumshitun er ekki meðhöndluð sem einangrað álagstilvik. Á einbeittum heitum reitum koma úrkomu-hert nikkel-krómblendiinnlegg í stað lágt-blendisstáls vegna þess að þau standast skriðslökun við 600-700 gráður. Dreifðir ljósleiðaraskynjarar sem eru tengdir meðfram vefnum gefa stöðugt hitastig og leyfa snemma greiningu á niðurbroti kælingar.
Tómarúmssamhæfi og yfirborðsundirbúningur
Sérhver íhlutur innan lofttæmismörkanna er hugsanlegur uppspretta gasgjafar, þannig að stoðvirki eru tilgreind með losunarhraða undir 10-11mbar·L/(s·cm²), það stig sem þarf til að halda grunnþrýstingi nálægt 10-7mbar í stóru skipi. Hagnýtar ráðstafanir eru ma:
Rafflæsing, sem fjarlægir kalt-unnið yfirborðslagið og dregur úr virku yfirborði um allt að 80%.
Tómarúmbráðnun eða lofttæmi afgasun stálsins til að fjarlægja uppleyst vetni.
Baka-möguleika við 350 gráður innbyggður í stuðningssamstæðuna.
Greining á afgangsgasi á hverri húðun og helíumlekaprófun er betri en 10-9mbar·L/s fyrir gangsetningu.
ASTM E595 er þægilegt skimunarpróf fyrir lífræna áferð sem takmarkar heildarmassatap við 1,0% og safnað rokgjarnt þéttanlegt efni við 0,10%.
Framleiðsla, fjarstýring og skoðun
Frávik eru knúin áfram af því að lokasamsetning má fara fram með vél. Leysir-stýrðir stjórnendur staðsetja undireiningar í u.þ.b. ±0,25 mm, sjálf-stillandi keilulaga tengingar með boltum sem festast í boltum leyfa stakri-passun hluta sem ekki er hægt að endurvinna á staðnum og geislunar-hert steríómyndavélakerfi gefa rekstraraðilanum áreiðanlega dýptargjöf. Einingaundireiningar eru prufukeyrðir-á yfirborðinu þannig að-vinna í skipum er takmörkuð við pörun og tengingu.
Suðu keyrir samkvæmt viðurkenndu verklagi, venjulega AWS D1.6/D1.6M fyrir austenitíska hluta og RCC-MRx fyrir aðalhluta, með verklagshæfi fyrir minni-virkjunarsamskeyti sem ná yfir hitameðhöndlun eftir-suðu og áhrif hennar á virkjun. Skoðun sameinar víddarsannprófun, úthljóðsskoðun á fullum-gengsuðusuðu, prófun á litarefnis- eða helíumleka á kælirásum og tog- og Charpy-prófun á hæfnismiða.
Algengar spurningar
Sp.: Hvaða stáltegundir eru notaðar fyrir H-bita í samrunastoðvirkjum?
Minni-virkjun ferritic/martensitic 9% Cr-WVTa stál, vanadíum-grunn málmblöndur eins og V-4Cr-4Ti og ósegulmagnaðir austenitic 316LN eru venjulegir valkostir, valdir í samræmi við hitastig, skammta og kröfur um segulsvið.
Sp.: Hvernig breytir nifteindageislun efnisvali?
Virkjunarmörk útiloka níóbín, mólýbden og kopar, bór er sett undir 0,0015% til að koma í veg fyrir að helíum stökkni, og leyfilegt magn er tekið úr eftir-geislunarprófum eins og ef uppskerustyrkur eykst undir 20% við 550 gráður.
Sp.: Af hverju verður vefurinn að vera traustur í stað þess að vera götóttur?
Fastur vefur myndar eina lága-viðnámsbraut með litlu lykkjusvæði, sem takmarkar hringstrauma á 3 T/s rampum. Gataðir vefir geta myndað margar lokaðar lykkjur og aukið hringstraum og Lorentz hleðslu.
Sp.: Hvaða útgashraða þarf fyrir lofttæmi-hliðargeisla?
Fyrir neðan 10-11mbar·L/(s·cm²) þannig að grunnþrýstingur nálægt 10-7Mbar er hægt að ná, studd af raffægingu, lofttæmi-afgasuðu stáli, 350 gráðu bake-út og helíum lekaprófun betri en 10-9mbar·L/s.
Sp.: Hvernig er hitauppstreymi komið fyrir í grindinni?
Rennitengingar eru að stærð fyrir u.þ.b. 120 mm af varmafærslu, helíumkælingu við allt að 500 gráður og varma hindrunarhúð dregur úr hámarkshita um um 300 gráður og ljósleiðarar- fylgjast með halla sem myndast.
Sp.: Hvaða samsetningarnákvæmni er hægt að ná lítillega?
Leysir-stýrðir stjórnendur staðsetja íhluti í u.þ.b. ±0,25 mm, sjálf-stillandi keilulaga tengingar leyfa staka-aðgerðasamsetningu og einingaundireiningar halda-vinnu skipa í lágmarki.