专利名称:超导托卡马克真空室内部部件冷却水管特殊焊接结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超导托卡马克装置领域，具体涉及一种超导托卡马克真空室
内部部件冷却水管特殊焊接结构领域。
背景技术：
受控热核聚变是当代自然科学研究中具有重大意义的研究领域，它的目标是在地球上创造与太阳内部温度相当的极高温条件，利用氖氚资源进行核聚变反应，为人类下个世纪提供取之不尽，用之不竭的新能源。大量的物理试验表明，托卡马克装置是各类装置中最富成效和最有希望的，可以发展并建立稳态运行所需的多种技术，开展稳态、安全、高效运行的先进托卡马克聚变堆基础物理问题的实验研究。其中真空室作为托卡马克装置最内层的关键部件，是实现核聚变的场所，它不仅为等离子体的产生、平衡、加热提供了一个洁净的高真空环境，而且也为内部部件提供了可靠的支撑结构和通道。这些内部部件包括有偏滤器等面对等离子体部件。在托卡马克装置运行过程中，它们将承受从0. 5丽/m2到2丽/1112不等的热流密度。为了使内部部件能将来自等离子体的能量及时排出，保证面对等离子体的第一壁材料不出现过高温度。首先要选择热导率高的第一壁材料，其次是选择主动冷却回路系统，将冷却水通过冷却管道直接通入内部部件热沉中，通过第一壁材料与热沉的紧密结合将沉积在第一壁上的热量带走。
内部部件主动冷却系统除了在热沉上加工冷却通道之外，外部冷却水管的布置及冷却通道中冷却水的流动状态，对冷却效果也会产生很大影响。另外，所有内部部件沿大环方向均分成若干段模块，每个模块均具有主动冷却回路，从而使得冷却管道的数量众多。以国家"九五"大科学工程——"EAST超导托卡马克"装置为例，真空室内部部件包括偏滤器和其他面对等离子体部件。上、下偏滤器分为内靶板、外耙板及DOME板三部分，沿环向各均分为16个模块。其他面对等离子体部件包括高场侧、低场侧限制器和被动反馈板。内部部件冷却系统外部冷却水管的联接方式如下首先将内靶板非打击点位置热沉和高场侧热沉通过外围的一级水管(014Xlmm)串联成一条冷却回路，而这样的环向16条冷却回路，接入二级水管(046X2mm)中并联成第一条总冷却回路；16段内、外耙板打击点位置的两块热沉和16段DOME板热沉回路并联成另一条总冷却回路；剩下外靶板非打击点位置热沉和被动板、低场侧热沉串联成一条冷却回路，环向16条并联成第三条总冷却回路。冷却水的进水总管和出水总管，分别从在环向相差180。的两个上、下窗口引入真空室。总计有288根一级水管分别联接在9根二级水管上。由于一级和二级水管直径相差较大，为了减少接头处的压力，所有二级水管上均焊接有喇叭口接头与一级水管对接。由于喇叭口与二级水管焊接难度大，焊接要求高，只有在二级水管装入真空室前焊接好，然后在真空室内实现喇叭口与一级水管的对接。但是由于真空室内部部件种类和数量众多，空间有限，造成了某些位置一级水管与喇叭口对接时缺少施焊空间，焊枪无法从侧面操作。如何有效、可靠地解决这个难题成为超导托卡马克真空室内部部件装配成败的关键。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种超导托卡马克真空室内部部件冷却水
管特殊焊接结构，来解决真空室狭小空间内冷却水管对接的焊接问题。
为解决上述问题，本实用新型的技术方案为
—种超导托卡马克真空室内部部件冷却水管特殊焊接结构，包括有一级水管和二级水管的喇叭形接头，其特征在于所述一级水管的末端焊接有圆形法兰边，所述二级水管的喇叭形接头的上端焊接有圆筒接头，所述圆筒接头上端口与下端口之间的内壁上包括有一段环形倒锥面；所述的圆形法兰边的外边沿与所述的圆筒接头上端口的内边沿相吻合，
焊接在一起。
在真空室内由于内部部件阻碍造成焊枪无法从侧面进行焊接操作的位置，首先将二级水管喇叭形接头与比一级水管直径大一些的圆筒接头对接，圆筒接头内部边沿的环形倒锥面可以减少水流流阻，从圆筒接头内部正面施焊完成两者联接；然后将待联接的一级水管的端口与法兰边内侧焊接，接着将法兰嵌入圆筒接头中，从而实现从正面施焊，将法兰边外缘与圆筒接头边缘联接在一起，完成整个特殊位置一级和二级水管的对接施工。[0008]
本实用新型的有益效果
本实用新型从结构上考虑，提出了在管道对接处增加一套特殊接头的方案，保证了冷却水管对接处能够完全从正面实施焊接，有效解决了空间狭小造成的无法从侧面和背
面焊接的问题，同时也很好的保证了焊接质量，也为将来的更新维护创造了便利。
本实用新型的设计思想目前已经成功运用在国家"九五"大科学工程——"EAST
超导托卡马克"装置真空室内部部件冷却水管的联接上，在保证质量的前提下降低了施工
难度，取得了良好的效果。
图1为本实用新型各部件的组成示意图。
图2为本实用新型一级水管和二级水管喇叭形接头的焊接示意图。
具体实施方式
参见图1 、 2， 一种超导托卡马克真空室内部部件冷却水管特殊焊接结构，包括有一级水管5和二级水管的喇叭形接头l，一级水管5的末端焊接有圆形法兰边4，二级水管的喇叭形接头1的上端焊接有圆筒接头2，圆筒接头2上端口与下端口之间的内壁上包括有一段环形倒锥面3 ;圆形法兰边4的外边沿与圆筒接头2上端口的内边沿相吻合，焊接在一起。
以下为一级水管5和二级水管的喇叭形接头l焊接的实施例在真空室内由于内部部件阻碍造成焊枪无法从侧面进行焊接操作的位置，所以首先将二级水管喇叭口接头l与圆筒接头2通过在6处的焊接联接在一起，圆筒接头2内部环形倒锥面3可以减少水流流阻，同时，将一级水管5和圆形法兰边4通过7处焊接在一起；然后将圆形法兰边4嵌入到圆筒接头2内，通过对8处的焊接完成一级水管5与二级水管喇叭形接头1的对接；最后，进行氦真空检漏检测焊缝6、7、8处的真空气密性，保证冷却水管接头的真空漏率在设计要求范围内。
权利要求
一种超导托卡马克真空室内部部件冷却水管特殊焊接结构，包括有一级水管和二级水管的喇叭形接头，其特征在于所述一级水管的末端焊接有圆形法兰边，所述二级水管的喇叭形接头的上端焊接有圆筒接头，所述圆筒接头上端口与下端口之间的内壁上包括有一段环形倒锥面；所述的圆形法兰边的外边沿与所述的圆筒接头上端口的内边沿相吻合，焊接在一起。
专利摘要
本实用新型公开了一种超导托卡马克真空室内部部件冷却水管特殊焊接结构，包括有一级水管和二级水管的喇叭形接头，其特征在于一级水管的末端焊接有圆形法兰边，二级水管的喇叭形接头的上端焊接有圆筒接头，圆筒接头上端口与下端口之间的内壁上包括有一段环形倒锥面；圆形法兰边的外边沿与圆筒接头上端口的内边沿相吻合，焊接在一起。本实用新型从结构上考虑，提出了在管道对接处增加一套特殊接头的方案，保证了冷却水管对接处能够完全从正面实施焊接，有效解决了空间狭小造成的无法从侧面和背面焊接的问题，同时也很好的保证了焊接质量，也为将来的更新维护创造了便利。
文档编号G21B1/17GKCN201498221SQ200920187458
公开日2010年6月2日 申请日期2009年9月10日
发明者宋云涛, 张平, 祝宁, 谢韩 申请人:中国科学院等离子体物理研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan