托卡马克第一壁钨瓦块边缘效应研究

发布时间：2020-12-04 01:42

　　第一壁材料部件是托卡马克聚变装置中的重要部件之一,在工作中需要承受很高的热负荷和离子流,而其中偏滤器区域是第一壁部件中所受热载荷最大的地方,为保证可靠性,在装置如ITER, EAST中,第一壁部件采用了离散模块化设计。组成偏滤器的各个瓦块之间以及各个模块之间均存在缝隙和安装偏差,导致了在缝隙边缘处迎等离子侧产生了局部过热,对于钨材料而言,这种效应造成的后果更为严重。为了缓解局部过热需要对瓦块表面形状进行设计优化。本文针对EAST的设计运行参数,设计了对称倒角,不对称倒角,样条线表面三种瓦块的表面形状,通过均匀抽样进行数值试验设计,运用有限元软件ANSYS建立模型计算温度分布,采用DACE程序包中的Kriging插值方法对计算的结果进行整理,找出温度最低的设计参数。在200MW/m2的平行热流作用下,结果表明,从温度,计算复杂性,热应力方面考虑,采用单边倒角的方案(19.45×0.86mm)是最佳的。对称的设计方案由于最高温度偏高,在粒子流不发生环向反转时可以不采用。在优化的基础上,计算了强化对流换热的影响,采用旋流片管可以将优化后的单边倒角的最高温度从2084℃降低到1500℃。本文还... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

偏滤器的模块化结构

沿（ｌｅａｄｉｎｇ?ｅｄｇｅ）?［６；７］，而安装焊接的偏差，或着其它运行因素将进一步加剧该效应，??当等离子体以近乎垂直的方式打到这些暴露的边沿时，作用在材料边缘的热流密度将比??正常值增高近２０倍如图１．３。这些边沿在很高的热流作用下，难以及时将热量导出，使??得温度很快升高。温度升高后，如果达到金属材料的熔点将会引起金属材料的融化，偏??滤器中钨的融化是比较严重的事件［７；８］，因为一旦发生融化，偏滤器在装置运行期间是??很难被修复的，同时熔化后偏滤器的表面形态发生了改变，对约束等离子体的位形空间??２??

，．－－??〇ｊ＾：??图１．２穿管型ＰＦＵ??由于组成瓦块之间存在间隙，使得瓦块之间的边缘与等离子体直接接触形成暴露边??沿（ｌｅａｄｉｎｇ?ｅｄｇｅ）?［６；７］，而安装焊接的偏差，或着其它运行因素将进一步加剧该效应，??当等离子体以近乎垂直的方式打到这些暴露的边沿时，作用在材料边缘的热流密度将比??正常值增高近２０倍如图１．３。这些边沿在很高的热流作用下，难以及时将热量导出，使??得温度很快升高。温度升高后，如果达到金属材料的熔点将会引起金属材料的融化，偏??滤器中钨的融化是比较严重的事件［７；８］，因为一旦发生融化，偏滤器在装置运行期间是??很难被修复的，同时熔化后偏滤器的表面形态发生了改变，对约束等离子体的位形空间??２??


本文编号：2896811