聚变堆包层模块制造工艺研究

发布时间：2023-05-22 01:46

　　当代中国处在能源严重短缺和能源结构不合理引发的严重环境危机下,可再生能源的发展使用是解决中国能源危机的有效方法。由于聚变能原料的丰富性、环境的优越性、安全性,所以被人类当作最理想的清洁能源之一。托卡马克类型核聚变装置是当今世界上被认为可以实现磁约束核聚变的装置。中国核聚变研究也开始较早,先后建成了多套托卡马克核聚变实验装置及其研究系统,并参与到国际热核聚变试验堆计划。计划未来在我国建造能够自持燃烧的托卡马克实验堆和磁约束聚变示范堆,进而实现纯聚变能源的商用化。中国聚变工程实验堆(CFETR)的提出是中国继ITER之后中国进入聚变堆研究的标志。托卡马克装置实现自持燃烧即具有实现核聚变能发电的可能,其中包层是最关键的部件之一。聚变堆内包层部件因其所在的运行环境恶劣,所以对结构材料的要求比较苛刻。ITER各参与国提出了不同的包层概念,通过ITER装置实验来验证各自的实验包层模块。中国也提出了氦冷锂铅双冷包层,氦冷固态包层两种概念设计。为了探讨包层结构中设计的制造工艺技术,本文设计一个不含增殖单元的实验包层模块,用于中国CFETR概念包层电磁与热工水力学相关技术实验。目前世界上对包层的加工制造...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 能源现状及核能的发展
    1.2 托卡马克装置和聚变堆包层设计现状
    1.3 中国实验包层模块(TBM)设计简介
    1.4 聚变材料和第一壁加工方法的国内外研究现状
    1.5 本文研究内容
第二章 实验包层模块结构
    2.1 CFETR包层结构概念设计
        2.1.1 功能和设计要求
        2.1.2 CFETR的设计参数及结构概念设计
        2.1.3 CFETR氦冷固态包层模块详细结构设计
    2.2 实验包层模块结构设计
        2.2.1 第一壁
        2.2.2 上下盖板
        2.2.3 背板
        2.2.4 结构总体设计参数
    2.3 本章小结
第三章 包层模块结构的第一壁样件成型及实验
    3.1 第一壁成型加工
        3.1.1 U型第一壁结构
        3.1.2 制件工艺分析及工艺方案确定
        3.1.3 工艺计算
        3.1.4 模具结构设计
    3.2 第一壁成型有限元模拟
        3.2.1 成型仿真模拟分析
        3.2.2 成型模具分析
    3.3 第一壁成型实验及对比分析结果
        3.3.1 一次成型实验
        3.3.2 多次成型实验
        3.3.3 加热成型实验
        3.3.4 实验结果分析
    3.4 本章总结
第四章 包层模块的焊接成型实验
    4.1 包层模块盒体的焊接成型工艺路线
        4.1.1 焊接方式的选择
        4.1.2 实验包层模块部件焊接槽的设计尺寸
        4.1.3 焊接加工工艺步骤
    4.2 包层盒体的整体焊接实验
    4.3 第一壁热等静压扩散焊(HIP)焊接工艺探讨
    4.4 本章小结
第五章 包层模块焊接性能测试实验
    5.1 焊接外观检验与无损探伤
    5.2 焊接结构力学性能测试
        5.2.1 硬度测试
        5.2.2 接头拉伸性能测试
        5.2.3 冲击测试
    5.3 接头组织性能分析
    5.4 本章总结
第六章 总结与展望
    6.1 结论与创新
    6.2 不足与展望
参考文献
致谢
作者简介
攻读硕士学位参与发表的论文及专利



本文编号：3821758