npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.1134/S2079562920040181npe-70Research ArticleИнженерное проектирование ядерно-физической аппаратурыEngineering Design of Nuclear Physical EquipmentВакуумная камера токамака МИФИСТ-1Vacuum Chamber of the MEPhIST-1 TokamakВоробьевГ. М.VorobyovG. M.

115409; Каширское ш. 31; Москва

115409; Kashirskoe sh. 31; Moscow

КратС. А.KratS. A.

115409; Каширское ш. 31; Москва

115409; Kashirskoe sh. 31; Moscow

stepan.krat@gmail.comМироновВ. Д.MironovV. D.

115409; Каширское ш. 31; Москва

115409; Kashirskoe sh. 31; Moscow

КурнаевВ. А.KurnaevV. A.

115409; Каширское ш. 31; Москва

115409; Kashirskoe sh. 31; Moscow

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”РоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)Russian Federation202022042024114234241Copyright © Воробьев Г.М., Крат С.А., Миронов В.Д., Курнаев В.А., 20242024Воробьев Г.М., Крат С.А., Миронов В.Д., Курнаев В.А.Vorobyov G.M., Krat S.A., Mironov V.D., Kurnaev V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/70

   Одним из важнейших конструктивных элементов токамака является вакуумная разрядная камера, к которой предъявляются специфические требования, связанные с индукционным способом генерации плазмы и, соответственно, наличием переменных магнитных полей, дополнительно воздействующих на камеру. Кроме того, камера не только должна обеспечить возможность создания и удержания в ней токовой плазмы, но предоставлять возможности диагностики ее параметров через соответствующие патрубки. Создаваемый в МИФИ малый сферический токамак, предназначенный как для учебных, так и для исследовательских целей, имеет обширную программу таких исследований, поэтому разрядная камера должна позволять не только быстро создавать вакуум, выдерживать переменные магнитные поля, но и быть удобной для измерения ее параметров с помощью различных диагностик, а также позволять быстро осуществлять замену внутренних элементов и ввод в камеру дополнительной мощности. В данной работе описана удовлетворяющая этим требованиям конструкция вакуумной камеры токамака МИФИСТ-1 и приведены расчеты в обосновании выбора материала, толщины характерных элементов камеры, а также приведены результаты испытаний готовой камеры.

   One of the most important design elements of a tokamak is a vacuum discharge chamber, which has specific requirements related to the induction method of plasma generation and, accordingly, the presence of variable magnetic fields that additionally affect the chamber. In addition, the chamber should not only provide the possibility of creating and retaining current plasma in it, but also provide the possibility of diagnosing its parameters through the appropriate pipes. The small spherical tokamak is under construction at MEPhI, intended for both educational and research purposes, has an extensive program of such research, so the discharge chamber must not only quickly create a vacuum, withstand variable magnetic fields, but also be convenient for measuring. This paper describes design, calculations of mechanical stability and results of manufactured chamber tests.

токамакразрядная камерамеханическая устойчивостьtokamakdischarge chambermechanical stabilityРасчеты вакуумной камеры произведены в рамках работ по договору 313/1755-Д от 20. 09. 2019 между НИЯУ МИФИ и АО “Наука и Инновации” ГК Росатом на НИОКР по теме “Разработка проекта и модернизация малого сферического токамака для подготовки высококвалифицированных специалистов по направлению "физика плазмы”. Вакуумная камера произведена частично за счет средств добровольных пожертвований ООО “Пирамид Вакуум” и выпускника кафедры физики плазмы МИФИ Малафеева Олега АркадьевичаCalculations of the vacuum chamber were made within the framework work under contract 313/1755-D dated September 20, 2019 between NI- YAU MEPhI and JSC “Science and Innovation” State Corporation Rosatom at R&D on the topic “Project development and modernization small spherical tokamak for training highly qualified specialists in the field of Research Institute "Plasma Physics". The vacuum chamber is manufactured in part by funds from voluntary donations from Pyramid Vacuum LLC and a graduate of the Department of Plasma Physics MEPhI Malafeev Oleg ArkadievichReferencesКурнаев В.А. и др. // Ядерная физика и инжиниринг. 2019. Т. 10. С. 24−27. doi: 10.1134/S2079562919010135.Kurnaev V.A. et al. // Phys. At. Nucl. 2019. V. 82. P. 1329−1331. doi: 10.1134/S1063778819100144Курнаев В.А. и др. // Вестник НИЯУ МИФИ. 2019. Т. 8. № 6. 491–497.Курнаев В.А. и др. // Вестник НИЯУ МИФИ. 2019. Т. 8. № 6. 491–497.Svoboda V. et al. // Fusion Eng. Des. 2016. V. 112. P. 1038–1044.Svoboda V. et al. // Fusion Eng. Des. 2016. V. 112. P. 1038–1044.He Y.X. // Plasma Sci. Technol. 2002. V. 4. P. 1355.He Y.X. // Plasma Sci. Technol. 2002. V. 4. P. 1355.Shiraiwa S. et al. // Proc. 26th EPS Conf. Maastricht, 14–18 June, 1999. Plasma Phys. 1999. V. 23J. P. 441.Shiraiwa S. et al. // Proc. 26th EPS Conf. Maastricht, 14–18 June, 1999. Plasma Phys. 1999. V. 23J. P. 441.Eidietis N.W. et al. // J. Fusion Energy. 2007. V. 26. P. 43.Eidietis N.W. et al. // J. Fusion Energy. 2007. V. 26. P. 43.Varandas C. et al. // Fusion Technology. 1996. V. 29. P. 105.Varandas C. et al. // Fusion Technology. 1996. V. 29. P. 105.Gusev V.K. et al. // Nucl. Fusion. 2013. V. 53. P. 093013.Gusev V.K. et al. // Nucl. Fusion. 2013. V. 53. P. 093013.Minaev V.B. et al. // Nucl. Fusio. 2017. V. 57. P. 066047.Minaev V.B. et al. // Nucl. Fusio. 2017. V. 57. P. 066047.Harrison J.R. et al. // Nucl. Fusion. 2019. V. 59. P. 12011.Harrison J.R. et al. // Nucl. Fusion. 2019. V. 59. P. 12011.Menard J.E. et al. // Nucl. Fusion. 2017. V. 57. P. 1.Menard J.E. et al. // Nucl. Fusion. 2017. V. 57. P. 1.Gryaznevich M., Asunta O. // Fusion Eng. Des. 2017. V. 123. P. 177.Gryaznevich M., Asunta O. // Fusion Eng. Des. 2017. V. 123. P. 177.Агеев Н.П., Дворкин Н.Я., Миков В.В. Сферические токамаки. Технологические основы проектирования и изготовления высокоресурсных тонкостенных металлических оболочек вакуумных камер. 2003. СПб.: Изд-во “Мифрил”.Агеев Н.П., Дворкин Н.Я., Миков В.В. Сферические токамаки. Технологические основы проектирования и изготовления высокоресурсных тонкостенных металлических оболочек вакуумных камер. 2003. СПб.: Изд-во “Мифрил”.Лизин В.Т., Пяткин В.А. Проектирование тонкостенных конструкций. 2003. Москва: М.: Машиностроение, 2003.Лизин В.Т., Пяткин В.А. Проектирование тонкостенных конструкций. 2003. Москва: М.: Машиностроение, 2003.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.