Электромагнитная система КТМ
Электромагнитная система токамака КТМ состоит из обмоток тороидального поля, центрального соленоида и обмоток полоидальных полей и предназначена для создания магнитных полей обеспечивающих устойчивость и равновесие торроидального плазменного шнура. Магнитная система установки КТМ обеспечивает на большом радиусе плазмы R = 0,9 м тороидальное магнитное поле Вq = 1 Тл с требуемой гофрировкой, подъем и поддержание тока плазмы Ipl = 0,75 МА в течение ~ 5 с, а также заданное положение Х-точки в вакуумной камере.
Обмотка тороидального поля (ОТП) служит для создания магнитного поля на большом радиусе плазмы R = 0,9 м Bq = 1 Тл. 20 тороидальных катушек, формируют тороидальное магнитное поле. Каждая тороидальная катушка, содержащая 4 витка, имеет 2 электрических разъема и состоит из центральной колонны (прямолинейной внутренней ноги) и внешней части. Центральная часть ОТП образует арочный распор. 20 центральных частей ОТП собираются на технологической оправке и бандажируются 10 слоями стеклоленты суммарной толщиной 3 мм.
В качестве витковой изоляции используется 3 слоя стеклоленты с общей толщиной 0,9мм. Четыре витка формирующих прямолинейную часть ОТП имеют корпусную изоляцию стеклоленты общей толщиной 0,9мм. Центральная часть ОТП подвергается вакуумной пропитке эпоксидным компаундом с последующей запечкой.
Верхние и нижние контактные соединения между центральной арочной частью ОТП образуются лужеными прямолинейными контактными поверхностями, стягивающимися болтами. Охлаждение центральной арочной части и наружных частей ОТП осуществляется водой. Внешняя часть катушки ОТП имеет два исполнения: правое и левое для компенсации полоидальной составляющей тока катушки в местах перехода витков. Катушки ОТП соединяются через одну с помощью токовых перемычек. Прямые и обратные перемычки взаимно компенсируют друг друга, уменьшая их влияние на плазменный шнур. Верхняя и нижняя части обмоток ОТП размещены (расклинены) в силовых корпусах из нержавеющей стали, которые служат с одной стороны для удержания электромагнитных сил в плоскости обмотки, а вместе со вставками между корпусами воспринимают силы из плоскости от полоидальных полей. Силовая структура верхней и нижней наружных частей ОТП устроена так, что позволяет произвести предварительную опрессовку контактных соединений между центральной частью ОТП и наружными частями. Контроль температуры центральной части ОТП осуществляется с помощью термодатчиков, устанавливаемых на боковой поверхности вверху и внизу центральной колонны.
Центральный соленоид установки КТМ предназначен для инициирования и поддержания тока плазменного шнура. Свободно стоящий самоподдерживающийся соленоид устанавливается в центральное отверстие, образованное аркой (колонной) «внутренних ног» тороидальных катушек с зазором 2 мм на сторону. Наличие зазора позволяет производить независимую установку ЦС и его снятие для демонтажа и проведения профилактических осмотров. ЦС содержит 487 витков, намотанных четырьмя параллельными слоями. Торцевые поверхности центрального соленоида выравниваются с помощью изоляционных вкладышей и поджимаются специальными нажимными элементами прекомпрессионной силовой структуры. Применение проводника, имеющего в поперечном сечении форму обратной трапеции, позволяют уменьшить толщину витковой изоляции и повысить коэффициент заполнения обмотки по меди. Четыре параллельных слоя соединены последовательно по току и имеют независимое водяное охлаждение для обеспечения требуемого температурного режима работы. Размеры сечения проводника 20,2 × 19,8 мм трапеции, высота трапеции 20 мм, с внутренним каналом охлаждения Ø9 мм. Максимальная длина проводника в одном слое составляет 198 м, соединение отдельных кусков проводника осуществляется пайкой.
Обмотки полоидального поля (ОПП) предназначены для управления и регулирования положения и формы плазменного шнура токамака. На токамаке КТМ используются 6 катушек полоидального поля.
Катушки полоидальные представляет собой многовитковые двухслойные секции. В качестве проводника для намотки секции используется медный проводник 14×14 мм с внутренним каналом охлаждения Ø6 мм. Витковая изоляция состоит из 2-х слоев ленты, наложенной с промазкой эпоксидным компаундом, суммарной толщиной 0,7 мм на сторону.