一种被动冷却式托克马克装置弱场侧第一壁组件的制作方法

本实用新型属于被动冷却式托克马克装置技术领域，具体涉及一种被动冷却式托克马克装置弱场侧第一壁组件。

背景技术：

在托卡马卡装置中，包围等离子体的第一物理边界也就是真空室内等离子体面对的部件叫做第一壁。弱场侧第一壁位于真空室外轮廓上，属于真空室内部件范畴。其主要功能是作为面对等离子体的第一个壁垒，在经受高热负荷的情况下，防止真空室内线圈、真空泵、水管、电缆等不受到等离子体的破坏，并且将作用在第一壁上的热量传递到真空室壁上去。

由于第一壁上作用的热通量较大，目前国内、国外采用的弱场侧第一壁多为主动水冷式第一壁结构。该结构水冷通道设计相对复杂；占用大量真空室内部宝贵的空间；最重要的是存在漏水的风险。

技术实现要素：

本实用新型需要解决的技术问题为：现有的主动水冷式第一壁结构，水冷通道设计相对复杂，占用大量真空室内部空间，且存在漏水风险。

本实用新型的技术方案如下所述：

一种被动冷却式托克马克装置弱场侧第一壁组件，包括：石墨块、背板、柔性支撑臂、支撑板和底部支撑座；其中，所述背板为平板状，用于支撑安装其他部件；背板的尾部向远离真空室的方向弯折，使得所述背板形成竖直部分和折弯部分；

若干所述石墨块设置于背板面向真空室一侧的平面上，用于承受等离子体溢出离子的高热负荷；所述石墨块为长方体形状，定义石墨块的最大尺寸为长度，垂直于所安装的背板的平面方向上的尺寸为厚度，则设置于背板面向真空室一侧平面上的若干石墨块具有相同的厚度，长度和宽度根据真空室内部轮廓确定，在石墨块上还分别设置有六角螺钉孔和压棒孔，所述六角螺钉孔为盲孔，沿石墨块的厚度方向设置；所述压棒孔为通孔，贯穿整个石墨块宽度方向，六角螺钉孔和压棒孔连通；若干石墨块在背板面向真空室一侧的平面上呈多排排列，位于同一排的石墨块均有相同的长度和厚度，相邻的两个石墨块之间设置有1mm间隙；同一排石墨块的压棒孔同轴线，每排石墨块的压棒孔内都被一根压棒贯穿；每个所述的压棒两端均设置有螺纹孔，对应每个螺纹孔，六角螺钉从背板背向真空室一侧平面的相应位置处穿过背板，伸入石墨块的六角螺钉孔中，并与所述螺纹孔相互配合，使得整排石墨块均压紧固定于背板面向真空室一侧的平面上；

两个所述柔性支撑臂固定连接于背板背向真空室一侧的平面上，截面为“凹”形，用于实现背板同其它部件的连接；

所述支撑板，用于支撑整个背板；支撑板具有支撑板面板，所述支撑板面板通过螺钉连接于两个所述柔性支撑臂之上；所述支撑板还具有两个支撑臂，所示支撑臂固定设置于支撑板面板的面板的背面，对整个支撑板面板及安装于支撑板面板之上的其它部件形成支撑；在所述支撑臂之上还设置有筋板，用于加强对弱场侧第一壁的结构强度并增大传热面积；

所述底部支撑座与真空室固定连接，同时所述支撑臂也固定连接于底部支撑座之上，使得整个第一壁组件固定连接于真空室内。

优选的，在底部支撑座和支撑臂之间还设置有调整块，通过改变调整块的厚度实现石墨块安装高度的调整，从而减小安装误差，提高安装精度。

优选的，所述调整块采用CuCrZr材料制成。

优选的，所述背板的竖直部分和折弯部分之间成155度夹角。

优选的，所述石墨块的长度×宽度的变化范围为72mm×69mm～125mm×88mm。

优选的，在六角螺钉上还设置有弹簧垫圈，用于吸收冲击变形及热变形，使整体结构连接不至于在受热的情况下由于膨胀系数不同导致应力集中。

优选的，整个所述支撑板采用CuCrZr材料制成。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型采用被动冷却的第一壁结构形式，满足承受HL-2M高参数运行的工况，将热量合理的传导到真空室上去，最终采用真空室上的水循环系统将热量带出装置，大大的减少真空室宝贵空间的占用；并且解决了主动水冷系统在真空室中漏水的风险，极大的保证了物理实验的稳定运行。

附图说明

图1为本实用新型的第一壁组件在真空室内的安装示意图；

图2为本实用新型的第一壁组件组成示意图；

图3为背板局部放大示意图；

图4为石墨块结构示意图；

图5为柔性支撑臂结构示意图；

图6为支撑板结构示意图；

其中，1-石墨块，2-背板，21-竖直部分，22-折弯部分，3-柔性支撑臂，4-支撑板，401-支撑板面板，402-支撑臂，403-筋板，5-调整块，6-底部支撑座，7-压棒，8-弹簧垫圈，9-六角螺钉，10-六角螺钉孔，11-压棒孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的被动冷却式托克马克装置弱场侧第一壁组件进行详细说明。

如图1、2和3示，本实用新型的被动冷却式托克马克装置弱场侧第一壁组件，具有背板2，用于支撑安装其他部件。所述背板2为平板状，尾部向远离真空室的方向弯折，使得所述背板2形成竖直部分21和折弯部分22，竖直部分21和折弯部分22之间成155度夹角。

在所述背板2面向真空室一侧的平面上，还设置有若干石墨块1，用于承受等离子体溢出离子的高热负荷。所述石墨块1如图1、2和4所示，为长方体形状，定义石墨块1的最大尺寸为长度，垂直于所安装的背板2的平面方向上的尺寸为厚度，则设置于背板2面向真空室一侧平面上的若干石墨块1具有相同的厚度，长度和宽度根据真空室内部轮廓确定，长度×宽度的变化范围为72mm×69mm～125mm×88mm。在石墨块1上还分别设置有六角螺钉孔10和压棒孔11，所述六角螺钉孔10为盲孔，沿石墨块1的厚度方向设置。所述压棒孔11为通孔，贯穿整个石墨块1宽度方向，六角螺钉孔10和压棒孔11连通。若干石墨块1在背板2面向真空室一侧的平面上呈多排排列，位于同一排的石墨块1均有相同的长度和厚度，相邻的两个石墨块1之间设置有1mm间隙。同一排石墨块1的压棒孔11同轴线，每排石墨块1的压棒孔11内都被一根压棒7贯穿。每个所述的压棒7两端均设置有螺纹孔，对应每个螺纹孔，六角螺钉9从背板2背向真空室一侧平面的相应位置处穿过背板2，伸入石墨块1的六角螺钉孔10中，并与所述螺纹孔相互配合，使得整排石墨块1均压紧固定于背板2面向真空室一侧的平面上。

在六角螺钉9上还设置有弹簧垫圈8，用于吸收冲击变形及热变形，使整体结构连接不至于在受热的情况下由于膨胀系数不同导致应力集中。

在所述背板2背向真空室一侧的平面上，还设置有两个柔性支撑臂3，如图1、2和5。两个所述柔性支撑臂3固定连接于背板2背向真空室一侧的平面上，截面为“凹”形，用于实现背板2同其它部件的连接。

本实用新型的被动冷却式托克马克装置弱场侧第一壁组件还具有支撑板4，用于支撑整个背板2。所述支撑板4如图6所示，具有支撑板面板401，所述支撑板面板401通过螺钉连接于两个所述柔性支撑臂3之上。所述支撑板4还具有两个支撑臂402，所示支撑臂固定设置于支撑板面板401的面板的背面，对整个支撑面板401及安装于支撑面板401之上的其它部件形成支撑。在所述支撑臂402之上还设置有筋板403，用于加强对弱场侧第一壁的结构强度并增大传热面积。整个所述支撑板4采用CuCrZr材料制成。

本实用新型的被动冷却式托克马克装置弱场侧第一壁组件还具有底部支撑座6，底部支撑座6与真空室固定连接，同时所述支撑臂402也固定连接于底部支撑座6之上，使得整个第一壁组件固定连接于真空室内。

在底部支撑座6和支撑臂402之间还设置有调整块5，通过改变调整块5的厚度实现石墨块1安装高度的调整，从而减小安装误差，提高安装精度。所述调整块5采用CuCrZr材料制成。