Тепловая защита сверхпроводниковых магнитов (ТЗСМ) -одна из основных систем проектируемого демонстрационного термо-ядерного источника нейтронов (ДЕМО-ТИН), обеспечивающая работоспособность сверхпроводниковых магнитов (СМ). Дано описание ТЗСМ и связанных с ней систем, влияющих на её работу. Рассмотрены несколько вариантов конструкции панелей ТЗСМ с учётом опыта проектирования и эксплуатации ТЗСМ термоядерных установок Т-7, Т-15 и проектирования ИТЭР. Изложена ме-тодика теплогидравлического расчёта ТЗСМ и выполнен расчёт предложенных вариантов. Сравниваются мощности ядерного теп-ловыделения в СМ с мощностью теплового потока, падающего на СМ с ТЗСМ, что важно для проектирования СМ. Дан прогноз аварийных ситуаций в ТЗСМ, сделана оценка её надёжности и даны рекомендации по выбору оптимальной конструкции.Ключевые слова: демонстрационный термоядерный источник нейтронов (ДЕМО-ТИН), тепловая защита сверхпроводниковых магнитов, теплогидравлический расчёт, аварийные ситуации, оценка надёжности.
DESIGN, NUMERICAL ANALYSIS AND RELIABILITY ASSESSMENT OF THE DEMO-FNS SUPERCONDUCTING MAGNETS THERMAL SHIELD
A.Yu. Pashkov, Yu.S. Shpanskiy, B.V. Kuteev NRC «Kurchatov Institute», Moscow, RussiaThe thermal shield of superconducting magnets (TSSM) is an important system of the demonstration fusion neutron source (DEMO-FNS). The TSSM supports the capacity of superconducting magnets (SM) for work. The design of the TSSM and related systems is described. Several variants of TSSM panel structures are considered. The experience in the designing and operation of the thermonuclear facilities T-7, T-15 and in the design of ITER were taken into account. The technique of thermal-hydraulic calculations is described. The nuclear heating power in the SMs is compared with the heat flux falling on the SM from TSSM. This comparison is important for the SMs designing. The possible accidents in the TSSM are considered. The TSSM reliability was assessed. The recommendations on the choice of the TSSM optimal design are given.Key words: demonstration fusion neutron source (DEMO-FNS), superconducting magnets thermal shield, thermo-hydraulic calculations, accidents, reliability assessment. DOI: 10.21517/0202-3822-2016-39-3-12-33
ВВЕДЕНИЕТепловая защита сверхпроводниковых магнитов (ТЗСМ) является одной из основных частей сверх-проводниковой магнитной системы (СМС), обеспечивающей её надёжную работу, а также работу ДЕМО-ТИН в целом.Вопросы повышения надёжности СМС для любых термоядерных установок в настоящее время яв-ляются весьма актуальными [1]. По результатам эксплуатации токамаков последнего поколения сделан вывод, что одной из причин многочисленных случаев нарушения вакуума в криостатах установок EAST, KSTAR, SST-1 и др. является разгерметизация криогенных гелиевых, токовых и диагностических ком-муникаций. Это является аварийной ситуацией и может привести к тяжёлым последствиям.Другой возможной причиной нарушения вакуума в криостате может быть разгерметизация газовых коммуникаций ТЗСМ. Общее количество и протяжённость этих коммуникаций являются весь...