HL-2M上偏滤器结构初步设计及关键制造工艺预研
发布时间：2021-04-15 07:13
在充分考虑HL-2M装置的物理目标后,将位于真空室内顶部的上偏滤器设计成"W"形的模块化结构。单个模块由SS-316L背板、石墨块、石墨箔及各类紧固件等组成,模块两端仅通过纬环和焊接螺柱与真空室壳体固定。这种结构为诊断部件提供了尽可能多的空间。利用有限元分析方法,对上偏滤器模块进行了电磁力、结构和热应力等分析。通过优化支撑结构、螺柱数量等,使得偏滤器结构能够满足各类工况条件。最后完成了关键制造工艺的预研,包括焊接工艺、深孔钻工艺、装配、非标紧固件研制等。检测数据表明,预制件最终安装面（石墨块轮廓）与标准模板之间的间隙<1mm,各相邻石墨之间的间隙≤0.5mm,错边≤0.5±0.2mm,且整个模块的漏率<2.5×10-10Pa·m3·s-1。这些结果为HL-2M上偏滤器的正式加工提供了支撑。
【文章来源】：核聚变与等离子体物理. 2020,40(03)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
HL-2M上偏滤器在真空室内的位置
上偏滤器以SS-316L背板代替ITER中盒式与CuCrZr热沉结构，不锈钢背板既起到结构支撑，同时流道内的介质也可以及时带走热量。在弱场侧设置有一L型的柔性支撑板，可从正面安装与拆卸偏滤器模块，同时L型板上开有腰型孔，在模块安装固定时极向可调。3 HL-2M上偏滤器结构分析
图3所示的强场、弱场侧与纬环连接的1#～4#点是结构薄弱位置，且直接影响真空室内壳及其周围的焊缝，提取强场、弱场侧该位置的作用力列于表3中。强场侧螺栓对纬环施加的力，径向～8810N、轴向～1640N；弱场侧螺栓对经纬环施加的力，径向～50N、轴向～8940N；每对螺栓的环向力相互抵消的，可以忽略环向载荷对纬环及焊接螺柱的影响。将表3的受力情况作用在纬环上，取一个真空室扇形段(四个偏滤器模块)对应的纬环与焊接螺柱为分析对象，可评估焊接螺柱的受力、最大变形以及与真空室界面的最大应力。其中四个偏滤器模块对应的螺柱数量为：强场侧螺柱三组，每组两颗；弱场侧螺柱两组，每组四颗。纬环两端与真空室端面一致，设置为对称约束，如图4所示。提取各螺柱的受力，如图5所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]影响HL-2M偏滤器靶板冷却性能的结构参数研究[J]. 卢勇,蔡立君,黄运聪,刘健,刘雨祥,郑国尧. 核聚变与等离子体物理. 2018(02)
[2]HL-2M真空室用Inconel 625材料性能研究[J]. 黄运聪,冉红,曹曾,侯吉来,宋斌斌. 核聚变与等离子体物理. 2016(03)
[3]螺柱焊在三代核电工程结构模块中的应用[J]. 唐识,张俊宝,董永志. 电焊机. 2016(08)
[4]HL-2M偏滤器的综合模拟技术初步研究[J]. 才来中,崔学武,刘健,薛雷,丁锐. 核聚变与等离子体物理. 2016(01)
[5]等离子体破裂时HL-2M真空室的结构应力分析[J]. 蔡立君,刘德权,冉红,李勇,曹曾. 核聚变与等离子体物理. 2011(02)
[6]HALO电流作用下的EAST真空室载荷分析[J]. 宋云涛,彭玉华. 核聚变与等离子体物理. 2007(03)
[7]HL-2A真空室预装抽气与检漏试验[J]. 曹曾,徐云仙,付卫东,崔成和,刘德权,周才品,严建成. 核聚变与等离子体物理. 2002(04)
[8]板料成形回弹问题研究新进展[J]. 朱东波,孙琨,李涤尘,卢秉恒. 塑性工程学报. 2000(01)
博士论文
[1]偏滤器水冷钨铜模块传热与热应力问题研究[D]. 韩乐.南京航空航天大学 2015
本文编号：3138879
【文章来源】：核聚变与等离子体物理. 2020,40(03)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
HL-2M上偏滤器在真空室内的位置
上偏滤器以SS-316L背板代替ITER中盒式与CuCrZr热沉结构，不锈钢背板既起到结构支撑，同时流道内的介质也可以及时带走热量。在弱场侧设置有一L型的柔性支撑板，可从正面安装与拆卸偏滤器模块，同时L型板上开有腰型孔，在模块安装固定时极向可调。3 HL-2M上偏滤器结构分析
图3所示的强场、弱场侧与纬环连接的1#～4#点是结构薄弱位置，且直接影响真空室内壳及其周围的焊缝，提取强场、弱场侧该位置的作用力列于表3中。强场侧螺栓对纬环施加的力，径向～8810N、轴向～1640N；弱场侧螺栓对经纬环施加的力，径向～50N、轴向～8940N；每对螺栓的环向力相互抵消的，可以忽略环向载荷对纬环及焊接螺柱的影响。将表3的受力情况作用在纬环上，取一个真空室扇形段(四个偏滤器模块)对应的纬环与焊接螺柱为分析对象，可评估焊接螺柱的受力、最大变形以及与真空室界面的最大应力。其中四个偏滤器模块对应的螺柱数量为：强场侧螺柱三组，每组两颗；弱场侧螺柱两组，每组四颗。纬环两端与真空室端面一致，设置为对称约束，如图4所示。提取各螺柱的受力，如图5所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]影响HL-2M偏滤器靶板冷却性能的结构参数研究[J]. 卢勇,蔡立君,黄运聪,刘健,刘雨祥,郑国尧. 核聚变与等离子体物理. 2018(02)
[2]HL-2M真空室用Inconel 625材料性能研究[J]. 黄运聪,冉红,曹曾,侯吉来,宋斌斌. 核聚变与等离子体物理. 2016(03)
[3]螺柱焊在三代核电工程结构模块中的应用[J]. 唐识,张俊宝,董永志. 电焊机. 2016(08)
[4]HL-2M偏滤器的综合模拟技术初步研究[J]. 才来中,崔学武,刘健,薛雷,丁锐. 核聚变与等离子体物理. 2016(01)
[5]等离子体破裂时HL-2M真空室的结构应力分析[J]. 蔡立君,刘德权,冉红,李勇,曹曾. 核聚变与等离子体物理. 2011(02)
[6]HALO电流作用下的EAST真空室载荷分析[J]. 宋云涛,彭玉华. 核聚变与等离子体物理. 2007(03)
[7]HL-2A真空室预装抽气与检漏试验[J]. 曹曾,徐云仙,付卫东,崔成和,刘德权,周才品,严建成. 核聚变与等离子体物理. 2002(04)
[8]板料成形回弹问题研究新进展[J]. 朱东波,孙琨,李涤尘,卢秉恒. 塑性工程学报. 2000(01)
博士论文
[1]偏滤器水冷钨铜模块传热与热应力问题研究[D]. 韩乐.南京航空航天大学 2015
本文编号：3138879
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3138879.html
