ITER极向场PF6超导磁体关键部件TAIL的设计与研究

发布时间：2020-05-26 04:21

【摘要】：国际热核聚变实验堆ITER是目前全球影响最为深远的国际科研合作项目之一。ITER主要用来验证聚变示范堆(DEMO)以及聚变商用堆的物理和工程可行性。作为ITER重要组成部分的极向场超导磁体系统主要由6个半径不同的磁体线圈构成,用以控制等离子体的位置和形状。TAIL是极向场超导磁体PF6的关键部件。TAIL为弧长约2m,截面大致为边长53.8mm的正方形弧形狭长部件。TAIL部件与PF6磁体系统相比尺寸差异巨大：PF6磁体系统半径R=4.334m, ΔR=1.559m, ΔZ=1.1075m. TAIL部件作为PF6磁体的关键部件,起着传递载荷和增强双饼线圈引出接头强度的重要作用,对于极向场PF6磁体线圈有十分重要的作用。根据TAIL部件的位置、结构特性以及设计要求,本文主要研究内容如下：1.初步完成了TAIL部件的结构设计：根据ITER要求确定各组件材料。并确定了TAIL部件中金属材料的应力校核标准。2.运用有限元方法计算了不同运行模式下极向场低温超导磁体的电磁分布情况,并对计算所得电磁结果进行分析,确定磁感应强度与电磁力的最大值时刻；选取电磁力最大的运行时刻作为后续耦合分析的电磁载荷。3.根据计算所得的电磁结果计算装置在停机、冷却、运行三种不同工况下TAIL部件受力与及变形情况。通过对不同载荷工况下的计算结果进行对比分析,了解各载荷对TAIL部件的受力与变形的影响。4.对TAIL部件的关键部分绝缘组件进行低温力学拉伸试验,得到绝缘组件的极限抗拉强度,通过实验数据对相应的结构分析结果进行力校核。根据CTS测试要求对绝缘组件进行低温下的疲劳测试,保证绝缘组件在ITER装置周期运行下的机械可靠性。确定了焊接方式以及焊接过程中的温度控制问题。根据对TAIL部件设计方案的有限元分析以及试验件的相关实验研究,表明TAIL部件的设计满足设计要求,可以保证装置运行的可靠性。
【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】：2016
【分类号】：TL622

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本文编号：2681268