技术特征：
1.一种采用不锈钢铜合金复合板的托卡马克装置用水冷模块，其特征在于：包括水冷单元；所述水冷单元包括若干依次设置的水冷件；所述水冷件包括由外向内依次设置的水冷热沉、无氧铜层一与碳基层一；所述水冷热沉包括采用不锈钢/铜合金复合板的水冷热沉主体和焊接在水冷热沉主体上部的不锈钢材质的盖板一；所述水冷热沉主体上设有敞开的冷却流道一，冷却流道一包括竖向流道一和位于竖向流道一两端且与竖向流道一相连通的两条斜坡水道一，冷却流道一的上部及开口均位于水冷热沉主体的不锈钢层，竖向流道一的底部延伸至水冷热沉主体的铜合金层；所述盖板一放置在冷却流道一的开口内，与水冷热沉主体通过氩弧焊形成密封联接。2.根据权利要求1所述的一种采用不锈钢铜合金复合板的托卡马克装置用水冷模块，其特征在于：该水冷模块还包括分别设置在水冷单元左右两侧的进水单元与出水单元，所述进水单元和出水单元的结构相同，均包括由外向内依次设置的进出水热沉、无氧铜层二与碳基层二；所述进出水热沉包括采用不锈钢/铜合金复合板的进出水热沉主体和焊接在进出水热沉主体上部的不锈钢材质的盖板二；所述进出水热沉主体上设有敞开的冷却流道二，冷却流道二包括竖向流道二和位于竖向流道二两端且与竖向流道二相连通的两条斜坡水道二，冷却流道二的上部及开口均位于进出水热沉主体的不锈钢层，竖向流道二底部延伸至进出水热沉主体的铜合金层；所述盖板二放置在冷却流道二的开口内，与进出水热沉主体通过氩弧焊形成密封联接。3.根据权利要求2所述的一种采用不锈钢铜合金复合板的托卡马克装置用水冷模块，其特征在于：所述水冷单元的上下两侧分别设有一联接单元；所述联接单元包括若干个联接件，联接件包括由外向内依次设置的联接热沉、无氧铜层三与碳基层三；所述联接热沉包括采用不锈钢/铜合金复合板的联接热沉主体和位于联接热沉主体上部的不锈钢材质的盖板三；所述联接热沉主体上设有u形冷却流道，u形冷却流道包括横向流道和分别位于横向水道两侧且与横向水道相连通的两条斜坡水道三，u形冷却流道上部位于联接热沉主体的不锈钢层内且贯穿不锈钢层，下部延伸至联接热沉主体的铜合金层，盖板三放置在u形冷却流道上部的开口中，与联接热沉主体通过氩弧焊形成密封联接。4.根据权利要求3所述的一种采用不锈钢铜合金复合板的托卡马克装置用水冷模块，其特征在于：所述水冷单元、进水单元、出水单元和联接单元连接成矩形板状的高场第一壁单元，高场第一壁单元的正面及背面的形状与高场侧真空壁的形状相适应；所述水冷单元与进水单元、出水单元并排平行安装，相邻水冷件安装时存在一个夹角，使高场第一壁单元为多面体结构，与圆柱形的高场侧真空室壁匹配。5.根据权利要求4所述的一种采用不锈钢铜合金复合板的托卡马克装置用水冷模块，其特征在于：所述冷却流道一、冷却流道二和u形冷却流道的横截面均为矩形；所述冷却流道一、冷却流道二和u形冷却流道的高热负荷区内设有散热片序列；所述散热片序列包括若干沿冷却液流向依次布置的矩形散热片，矩形散热片的厚度与冷却液流向一致。6.根据权利要求5所述的一种采用不锈钢铜合金复合板的托卡马克装置用水冷模块，其特征在于：所述水冷件、进水单元和出水单元上的均焊接有o形联接管；所述冷却流道一的两端分别设有与o形联接管相匹配的o形联接孔一；所述冷却流道二的一端设有o形联接孔一，另一端设有总进出水口；所述o形联接管的一端插入到对应的联接热沉主体的进出水口中，且与对应的联接热沉主体通过氩弧焊相连，另一端与对应的o形联接孔通过氩弧焊连
接在一起。7.根据权利要求6所述的一种采用不锈钢铜合金复合板的托卡马克装置用水冷模块，其特征在于：所述不锈钢/铜合金复合板由不锈钢和铜合金通过热等静压或爆炸焊工艺连接在一起；所述铜合金为铬青铜、铬锆铜或弥散铜中的任意一种。8.根据权利要求7所述的一种采用不锈钢铜合金复合板的托卡马克装置用水冷模块，其特征在于：所述联接件包括用于联接相邻水冷件的联接件一、用于联接进水单元与最左侧的水冷件的联接件二和用于联接最右侧的水冷件与出水单元的联接件三；所述联接件一、联接件二和联接件三的结构相同。9.根据权利要求8所述的采用不锈钢铜合金复合板的托卡马克装置用水冷模块的加工方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：s1、铜合金/不锈钢复合板的制备采用热等静压或爆炸焊的方式将铜合金板与不锈钢板连接在一起的，得到铜合金/不锈钢复合板；采用铜合金/不锈钢复合板作为水冷单元、进水单元、出水单元和联接单元的热沉主体；s2、碳基片与无氧铜片的制备机加工碳基片与无氧铜片，碳基片加工后进行超声波清洗、烘烤；s3、水冷单元、进水单元、出水单元的加工s31、将铜合金/不锈钢复合板加工成若干矩形板，矩形板分为三类，分别为水冷单元矩形板、进水单元矩形板、出水单元矩形板；s32、通过机加工方法分别在水冷单元矩形板、进水单元矩形板、出水单元矩形板上加工出矩形流道，在加工该矩形流道的过程中，从铜合金/不锈钢复合板的不锈钢层朝通向合金层的方向，以去除材料方式进行加工，直至加工到铜合金/不锈钢复合板中不锈钢层与铜合金层分界面，使该矩形流道与铜合金层直接接触；矩形流道加工完后，在铜合金层加工出矩形散热片；s33、机加工若干盖板、进出水管；盖板分为三类，分别为水冷单元盖板、进水单元矩盖板和出水单元盖板，进出水管分为两类，分别为短进出水管和长进出水管；s34、采用氩弧焊将盖板和进出水管与对应的矩形板焊接在一起，组成水冷单元热沉、进水单元热沉和出水单元热沉；s35、对焊接得到的水冷单元热沉、进水单元热沉和出水单元热沉分别进行退火处理；s36、对经退火处理后的水冷单元热沉、进水单元热沉和出水单元热沉的前后表面进行处理，使其外形尺寸符合设计尺寸要求；s37、分别在水冷单元热沉、进水单元热沉和出水单元热沉上通过钎焊、电子束焊或热等静压方式连接上无氧铜层，并在各无氧铜层上通过钎焊、铸造或电子束焊方式连接上碳基层；s4、联接单元的加工s41、采用铜合金/不锈钢复合板加工成所需尺寸的联接矩形板；s42、通过机加工方式在联接矩形板的不锈钢层加工出矩形流道，该矩形流道是从铜合金/不锈钢复合板的不锈钢层朝通向合金层的方向，以去除材料方式进行加工，直至加工到铜合金/不锈钢复合板的不锈钢层与铜合金层分界面；
s43、采用钎焊、电子束焊或热等静压方式，在联接矩形板上安装上无氧铜片，采用钎焊、铸造或电子束焊方式在无氧铜片上安装上碳基片，得到联接单元；s5、整体连接件的组装s51、联接热沉中的矩形流道的进出水口与水冷模块、进水模块、出水模块的进出水管通过氩弧焊连接在一起；s52、加工盖板三，将盖板三通过氩弧焊与联接热沉主体连接，形成完整的u形冷却流道；s53、将整体联接件安装在高场第一壁单元背面上。
技术总结
本发明涉及一种采用不锈钢铜合金复合板的托卡马克装置用水冷模块及其加工方法。该水冷模块包括水冷单元、进水单元与出水单元。水冷单元包括若干水冷件，水冷件包括水冷热沉、无氧铜层一与碳基层一，水冷热沉上开设有直冷却流道一。进水单元和出水单元均包括进出水热沉、无氧铜层二与碳基层二。进出水热沉上开设有直冷却流道二。水冷热沉和进出水热沉均由不锈钢/铜合金复合板通过机械加工制作。联接单元包括联接热沉、无氧铜层三与碳基层三。本发明不仅具有优秀的排热能力，内部流道连续、流畅，流阻较少；还采用模块化设计，可由若干水冷模块组成不同尺寸、规格的高场侧第一壁，满足不同设计需求，同时便于维修及快速更换损坏部件。件。件。
技术研发人员：殷磊 杨先科 訾鹏飞 李磊 王兆亮 韩乐 姚达毛
受保护的技术使用者：中国科学院合肥物质科学研究院
技术研发日：2021.11.09
技术公布日：2022/5/10