专利名称：天线保护限制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是受控磁约束热核聚变领域的非感应加热和电流驱动装置，具体地说是一种用于保护低混杂波天线的等离子体限制器。
背景技术：
低混杂波驱动电流已经被实验证明为托卡马克型受控磁约束热核聚变装置上最 为有效的非感应驱动电流方法，天线是将直接微波能量耦合给等离子体的重要设备。由于 低杂波天线要直接面向高温等离子体，因此天线必须承受来自等离子体的热辐射和高能粒 子轰击，为保护低杂波天线，需要为它配置专门的保护限制器。保护限制器置于天线辐射面前端，和天线一样，保护限制器的热负荷主要来自托 卡马克等离子体的辐射热。可近似地认为等离子体向托卡马克内部释放的总功率近似地等 于来自于托卡马克外部的总加热功率，根据保护限制器的有效接收面积和托卡马克第一壁 总表面积等参数，即可计算出保护限制器吸收的等离子体辐射到其表面的热能。在长脉冲高参数等离子体运行条件下，保护限制器吸收的辐射热相当高，因此需 要设计冷却效率很高的散热结构，更为重要的是，限制器必须在不影响低杂波天线耦合的 情况下，使天线不受高能粒子轰击。国际上，保护限制器的冷却都是采用强制水冷的方法。
发明内容
本发明提供一种结构紧凑的天线保护限制器，有效地解决了限制器冷却、不影响 天线耦合和避免天线直接承受高能粒子轰击的关键问题。本发明比国际上各大托卡马克装 置现采用的低杂波保护限制器，在机械结构上大为简化，安装也更加便捷。本发明采取的技术方案是—种天线保护限制器，包括有托卡马克装置第一壁瓦片、热沉主体，其特征在于 所述的第一壁瓦片弯曲成曲面段，所述的第一壁瓦片的弯曲内侧方向有横截面为楔形的弧 形槽，所述的弧形槽内贴合安装有横截面为楔形的热沉主体，热沉主体两端有上翻弯曲段， 所述的热沉主体内有若干条水冷却通道，热沉端部安装有外固定连接机构以及进、出水汇 流接头，所述的进、出水汇流接头分别与水冷却通道的进水端、出水端连接。所述的天线保护限制器，其特征在于所述的热沉主体的底部通过螺钉与所述的 第一壁瓦片固定连接。所述的天线保护限制器，其特征在于所述的热沉主体内的若干条水冷却通道的 进水端汇集到一起并与进水汇流接头连接，热沉主体内的若干条水冷却通道的出水端汇集 到一起并与出水汇流接头连接。本发明采用金属铜为材料制成平直的保护限制器热沉主体，选取合适的热沉尺 寸，以避免天线直接承受高能粒子的轰击；在热沉主体上采用深孔枪钻工艺加工若干条完 全贯通的水冷却通道；通过精密成形设备将平直的热沉主体弯曲成外轮廓形状和托卡马克 等离子体边界形状相似的结构；采用真空钎焊工艺，通过汇流接头将数条水冷却通道汇集到少数进出连接接口，以方便与外界水冷系统连接；在精密数控设备上将热沉主体加工成 特定的楔形形状，以消除保护限制器对天线耦合的影响；将形状与限制器匹配的第一壁专 用材质瓦片，通过螺钉固定到热沉主体上。本发明的有益效果
1)、本发明采用深孔枪钻工艺、真空钎焊工艺和汇流接头，将多道水冷却通道集成 在一块热沉主体上，避免了繁杂的水冷管路连接，使得热沉结构较现有技术得到很大程度 的简化，冷却效率得到很大提升。2)、本发明所设计的保护限制器热沉外形呈特定的曲面形状，有效地消除了保护 限制器对天线耦合的影响，避免了天线直接承受高能粒子的轰击。3)、本发明设计巧妙合理，结构简单，集成度高，成本低廉，利于推广。
图1为本发明保护限制器最高温度点的温度随时间变化规律。图2为本发明热沉主体结构示意图。图3为本发明截面剖视结构图。
具体实施例方式如图2、3所示，一种天线保护限制器，包括保护限制器热沉主体1、冷却通道2、汇 流接头5、托卡马克装置第一壁瓦片6、连接螺钉7和固定连接件8。第一壁瓦片6中部弯曲 成曲面段，第一壁瓦片6的弯曲段内侧方向有横截面为楔形的弧形槽，弧形槽内安装有横 截面为楔形的热沉主体1，热沉主体1中部为曲面4，热沉主体1两端有弯曲段3-1、3-2，横 截面形状为楔形的保护限制器热沉主体1内部密布若干条水冷却通道2，热沉主体1外表面 形状与弧形槽吻合并嵌装其中，采用钎焊工艺在热沉主体1端面将水冷通道封堵，在热沉 主体1 一顶端侧面，采用进、出水汇流接头5分别与水冷却通道2进、出水端连接，以方便与 外界水冷却系统连接。热沉主体1外表面弯曲段3-1、3-2和楔形截面的共同作用是消除保 护限制器对天线耦合的影响；热沉主体1外表面曲面4被加工成和托卡马克等离子体边界 形状相似的结构，以最大程度地减小对天线耦合的影响。通过螺钉7将第一壁瓦片6固定 在热沉主体1上，第一壁瓦片6接收的辐射热可迅速地传导至热沉主体1上。限制器通过 固定连接件8被固定于天线辐射面前端，整个限制器可随天线一起沿托卡马克径向移动。本发明用于某大型托卡马克装置低杂波系统上，在外界加热功率为30兆瓦情况 下的温度-时间曲线如图1所示。
权利要求
一种天线保护限制器，包括有托卡马克装置第一壁瓦片、热沉主体，其特征在于所述的第一壁瓦片弯曲成曲面段，所述的第一壁瓦片的弯曲内侧方向有横截面为楔形的弧形槽，所述的弧形槽内贴合安装有横截面为楔形的热沉主体，热沉主体两端有上翻弯曲段，所述的热沉主体内有若干条水冷却通道，热沉端部安装有外固定连接机构以及进、出水汇流接头，所述的进、出水汇流接头分别与水冷却通道的进水端、出水端连接。
2.根据权利要求1所述的天线保护限制器，其特征在于所述的热沉主体的底部通过 螺钉与所述的第一壁瓦片固定连接。
3.根据权利要求1所述的天线保护限制器，其特征在于所述的热沉主体内的若干条 水冷却通道的进水端汇集到一起并与进水汇流接头连接，热沉主体内的若干条水冷却通道 的出水端汇集到一起并与出水汇流接头连接。
全文摘要
本发明公开了一种天线保护限制器，包括保护限制器热沉主体、冷却通道、汇流接头、第一壁瓦片、连接螺钉和固定机构。本发明结构简单，有效地消除了保护限制器对天线耦合的影响，避免了天线直接承受高能粒子的轰击；多道水冷却通道集成在一块热沉主体上，避免了繁杂的水冷管路连接，使得热沉结构较现有技术得到很大程度的简化，冷却效率得到很大提升。
文档编号H01Q1/00GK101807738SQ20091025173
公开日2010年8月18日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者刘亮, 刘甫坤, 朱文华 申请人:中国科学院等离子体物理研究所