复杂工况下未来聚变堆真空室的多物理场响应分析研究

发布时间：2020-04-25 16:02

【摘要】：真空室作为磁约束聚变堆主机的主要部件之一,它最重要的功能是为建立、维持、加热、诊断等离子体提供超高真空的场所,并支撑真空室的内部部件和其引起的机械负荷,其可靠性的要求极高。近半个世纪以来,为了更深入地开展聚变能研究,世界各国相继建立了一大批的核聚变实验装置,在建的托卡马克核聚变实验装置的规模也越来越庞大和复杂,对于大型磁约束聚变堆真空室设计、制造关键技术的研究,已经成为国际上对于聚变堆主机研究的热点之一。CFETR(中国聚变工程实验堆)装置是介于ITER(国际热核聚变实验堆)和DEMO(聚变电站示范堆)两者之间的综合实验平台。与ITER相比,CFETR的优势在于其可以维持长时间高参数稳态运行,燃耗时间达到50%,可以实现氚自持等。本文基于CATIA三维造型软件与ANSYS有限元分析软件,针对CFETR装置的真空室完成了安全性能分析与评估,以更准确地研究CFETR真空室在各种载荷下的结构性能。本文的主要工作内容有:1.研究聚变能发展相关的文献,为本文所述内容提供理论依据。详细介绍CFETR真空室结构,并根据相关文献数据建立了真空室的简化分析模型;2.使用ANSYS软件,针对CFETR真空室在等离子体破裂的工况下,开展电磁分析,得到了真空室结构上涡流的分布、产生的焦耳热的分布以及电磁力的分布情况等结果数据,并对电磁分析结果进行了对比讨论。3.基于静态的结构分析理论,使用ANSYS软件进行了 CFETR真空室模态分析与屈曲分析,得到了真空室的固有频率与模态振型,以及特征值与非线性屈曲条件下的临界失稳载荷。4.以CFETR真空室的自重、中子热辐射和电磁力载荷作用为研究基础,对真空室结构上的热和结构应力进行了分析计算。得到了真空室的温度分布和真空室在自重下的结构应力分布,以及在重力、电磁力、中子热辐射组合载荷作用下的真空室整体结构应力分布。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TL628

【参考文献】

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本文编号：2640421