聚变堆真空室电磁及结构的分析与研究

发布时间：2020-06-11 10:12

【摘要】：真空室作为聚变堆的一个核心部件,在实验过程中面临各种电磁环境,每种电磁环境都会给真空室带来不同的电磁载荷。等离子体破裂作为一种不可避免的真空室典型工况,其发生时等离子体上的电流会按照一定曲线衰减,随着等离子体上电流的衰减,真空室的电磁场环境也发生变化,这样在真空室壁面上就会产生感应涡流,感应涡流会在真空室上产生电磁载荷,对真空室的结构产生影响。本文基于ANSYS有限元软件,对真空室在等离子体破裂工况下的产生的感应涡流进行了模拟,并且计算出真空室受到的电磁力,将电磁载荷加载到真空室结构上,进行了结构分析。主要内容有：1、对聚变堆真空室的结构进行了详细叙述,并且阐述了与分析相关的电磁学和结构理论,分别为本论文提供了实物和理论依据；2、在ANSYS仿真软件中对具体的分析模型进行建模,分别构建了电磁分析模型和结构分析模型；3、基于ANSYS软件对等离子体破裂工况下电磁计算方法进行了详细的模拟,最终得到聚变堆真空室上产生的涡流分布规律、真空室热载荷和电磁力分布规律,并且对计算结果作了阐述；4、提取电磁分析得到的真空室上电磁载荷的分布,将此载荷再加载到结构分析中,再次基于ANSYS软件对聚变堆真空室进行了结构分析,得到真空室应力和位移,并对结构分析结果做了阐述。
【图文】：

概念设计

加入ＩＴＥ民计划，２００６年１１月，打Ｅ民计划进入执行阶段，项目目标是建设托卡逡逑马克热核聚变实验堆，该堆综合测试了聚变反应所需的高热流和核部件，为聚变逡逑电站的大规模建设奠定参数性基础，图１－１为ＩＴＥ民概念设汁图。逡逑图１－１ＩＴＥ民概念设计图逡逑Ｉ＾ｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｃｏｎｃｅｐｔ邋ｄｅｓｉｇｎ邋ｆｏｒ邋ＩＴＥＲ逡逑当前世界上各国建造了多个托卡马克装置，具有代表性的有，美国普林斯顿逡逑建设的ＴＦＴＲ，该装置取得了超放电模等成果，如图１－２；美国通用原子公司建设逡逑的ＤＩＩＩ－Ｄ，该装置展示了邋Ｄ行截面良好的约束效果，如图１－３；欧洲原子能委员逡逑会建设的ＪＥＴ，该装置１＾其尺寸最大见长，如图１－４；日本原子能委员会建造的ＪＴ－６０，逡逑该装置的特点是自举电流和低杂波电流驱动的研巧，如图１－５；我国从上世纪５０逡逑１逡逑

托卡马克

课题来源及研究背景逡逑本课题来源于国际热核聚变实验堆ＯＴＥ民）计划，课题名称为电磁热工工制造与堆内部件多场载荷力学分析＂３，项目编号：２０１３ＧＢ１１３００２。课题容之一为研巧巧卡马克真空室内环向和极向电磁载荷及热载荷的分布规其对结构的影响。逡逑未来聚变堆真空室运行时，不仅受力情况复杂，，而且自身重量大，确定真内部部件可能面临的各种载荷工况，并就真空室、内部部件及其支撑结构运斤工况下的力学性能进行详细的仿真计算和强度校核是十分重要的先。真空室常见工况有：重力，烘烤，不同部件的压力实验，地震，ＭＤ等破裂，ＶＤＥ等离子体垂直位移事件，磁体快速放电等，将这些工况归纳，真空室承受的载荷主要有下面几种：（１）惯性载荷，包括部件的重力载荷载荷；（２）电磁载荷，包括发生等离子体破裂、ＶＤＥ、磁体快速放电等工真空室上感应电流和Ｈａｌｏ电流等在磁场作用下产生洛伦兹力导致的动态３逡逑
【学位授予单位】：安徽农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TL628

【共引文献】