钨铜偏滤器靶板疲劳损伤与寿命研究
[Abstract]:With the development of fusion science and technology, plasma parameters in major Tokamak devices are being improved step by step, but there are still many challenges on the way to commercial fusion reactors. In this mode, due to magnetohydrodynamic instability, a large number of particles and energy will appear periodically into the scraping layer, and then these particles and energy will be transported along the magnetic field line to the divertor area, bombarding the target plate, forming a very high transient heat load, causing damage to the divertor. The divertor as a Tokama. One of the most important internal components of the device, which not only controls impurities during discharge, but also is an important channel for energy and particle discharge in fusion reactions. In order to improve the performance of the divertor, the divertor can meet the requirements of discharging heat or particles in highly constrained operation mode, and the performance and service of the ITER divertor are studied in advance. EAST upgraded the upper divertor to an ITER-like tungsten-copper divertor in 2014. Before high-parameter physics experiments, it is necessary to study the damage and life of the divertor in high-parameter physics experiments. The results can be used to design the divertor and formulate the dimension of the divertor in fusion and reactor service. Based on the thermal load characteristics of EAST and other fusion devices deposited on the divertor target plate in the high confinement mode experiments, this paper studies the thermal load characteristics of EAST tungsten-copper divertor target plate in detail. The response behavior of temperature and structure under high restraint mode is studied. A model is constructed in which the characteristic parameters of thermal load on the divertor target can be directly corresponded to the fatigue damage of the target. Thus, the fatigue damage of the divertor target in service can be evaluated and monitored in real time and the fatigue loss can be judged. The response behavior of the divertor target plate under transient thermal loading induced by Edge localized modes in high confinement modes is analyzed. In order to describe the response behavior of the target plate under ELMs transient thermal loading more intuitively, the temperature evolution history, thermal penetration depth and fatigue cracks are established. The system of three indices of initiation life describes the macro-cumulative effect of temperature, the micro-temperature response and the micro-structure response of the surface layer of the target plate during ELMs. The main influencing factors of the three indices and the relationship between them and the characteristic parameters of transient thermal load are analyzed. Then the target plate length of tungsten-copper divertor is further developed. In this paper, the evolution process of heat load at the strike point during complete discharge is defined, and the steady-state heat load, the peak value of transient heat load, the rise time and the frequency are extracted from the analysis and discussion. According to the response characteristics of Monoblock structure of divertor target under thermal load and its structural characteristics, the Monoblock structure is divided into four key parts, and their corresponding temperature and structural response models under different characteristic parameters of thermal load are constructed. Finally, based on the above analysis results, the tungsten-copper divertor structure is divided into four key parts. Fatigue damage and life prediction models of the target plate for plasma surface and chromium-zirconium-copper pipe were constructed by rain-flow counting method, Neuber's law and Miner's damage linear cumulative law, respectively. The fatigue damage condition of the board in service is then formulated.
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TL631.24
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,本文编号:2250109
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