EAST装置关键部件运行安全性实时分析算法研究
发布时间：2021-11-22 02:24
为保证EAST装置运行安全,满足开展更高参数下的等离子体物理实验需求,拟搭建一个能对EAST装置主机运行进行实时监控、风险评估及处理的系统平台。鉴于商业有限元法尚难以实现主机关键部件在运行中受载的实时分析计算,因此本论文针对EAST磁体系统、真空室和第一壁部件的电磁载荷、磁体交流损耗等重要安全参数的实时分析算法进行研究,用于构建EAST装置实时监控与反馈平台。本文首先针对EAST超导磁体在复杂磁场环境下的电磁受力和交流损耗开展实时评估算法研究。介绍了通用的交流损耗分析理论,引入了系统矩阵法用于交流损耗关键参数磁场B的求解。建立了单位电流下EAST PF线圈中心处磁场系统矩阵,则只需给定电流,通过系统矩阵的线性叠加可快速得到作用在各线圈上的磁感应强度。计算了几种典型等离子体放电炮号下各PF线圈的交流损耗,验证了该方法可以方便有效应用于EAST磁体系统交流损耗快速评估中。同时将系统矩阵法应用于EAST磁体电磁受力实时评估计算中,同样建立了磁体电磁受力系统矩阵并分析了典型炮号下磁体线圈的结构受力。完成了 EAST磁体系统安全运行实时评估算法的研究。其次,开展了 EAST真空室在复杂电磁环境下...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１仿星器原理
?第１章绪论???外极向场线＾管??等离子体＾＾?ｗ?＾喊等离子体磁力线??图１．１仿星器原理?图１．?２托卡马克原理??自１９６８年前苏联的环形磁约束装置Ｔ－３托卡马克上取得了突破性的进展后，??托卡马克成为各国可控磁约束聚变研宄主流实验装置，之后各国相继建成了近百??个托卡马克装置。美国的?ＴＦＴＲ（ＴｏｋａｍａｋＦｕｓｉｏｎＴｅｓｔＲｅａｃｔｏｒ）［１４１５］、日本的?ＪＴ－６０??（Ｊａｐａｎｅｓｅ?Ｌａｒｇｅ?Ｔｏｋａｍａｋ）丨?１６’１７】和欧盟的?ＪＥＴ（ＪｏｉｎｔＥｕｒｏｐｅａｎ?Ｔｏｒｕｓ）［１８，ｌ９］三个大型托??卡马克装置为磁约束核聚变研宄做出了许多突破性成果。随着研宄的深入，引入??了超导技术制造托卡马克磁体线圈解决原有常规磁体产热过大，短脉冲运行等问??题，进一步实现未来聚变电站高温等离子体持续稳态运行。各国开启了超导托卡??马克的建设，１９８０年，苏联库尔恰托夫研究所建成了世界上第一台超导托卡马??克装置Ｔ－７，随后，法国的Ｔｏｒｅ－ｓｕｐｒａｌ２Ｑ，２１１、日本的ＪＴ－６０ＳＡ〖２２；Ｂ］、韩国的ＫＳＴＡＲ??（Ｋｏｒｅａ?ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ?Ｔｏｋａｍａｋ?Ａｄｖａｎｃｅｄ?Ｒｅｓｅａｒｃｈ）［２４’２５］、俄罗斯的?Ｔ－１５［２６］与中??国的?ＥＡＳＴ?（Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?Ａｄｖａｎｃｅｄ?Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ?Ｔｏｋａｍａｋ）相继建成或在建。??其中韩国的ＫＳＴＡＲ和中国的ＥＡＳＴ为全超导托卡马克核聚变装置。??＿＿??ＪＴ－６０ＳＡ?ＫＳＴＡＲ??图１．?３?ＴＦＴＲ、ＪＥＴ、ＪＴ－６０ＳＡ和ＫＳＴＡＲ托卡马克装置图??而就在各国纷
?第１章绪论???“国际热核聚变实验堆（ＩＴＥＲ）?’’合作计划，随后的１６年内，共斥资十五亿美元??完成了?ＩＴＥＲ合作项目的工程设计。经多方谈判，由欧盟、中国、韩国、俄罗斯、??日本、印度和美国正式参与实施ＩＴＥＲ计划并于２００７年１０月２４日正式成立??ＩＴＥＲ国际聚变能组织。ＩＴＥＲ装置设计如图］．４所示，以建成自持燃烧的超导磁??约束托卡马克聚变实验堆为主要科学目标，设计功率达５００ＭＷ。ＩＴＥＲ计划的实??施标志着国际可控核聚变研究的进步，为未来聚变核电站建成打下坚实和必要的??科学技术基础［２７＃］。??１瞻??图１．?４?ＩＴＥＲ托卡马克聚变实验堆??１．２．２?ＥＡＳＴ与中国核聚变研究??国内的受控核聚变研宄开始于上个世纪６０年代，并于７０年代开始逐步建造??了一批托卡马克实验装置并进行了大量的物理实验，如核工业西南物理研宄院研??制的ＨＬ－１、ＨＬ－１Ｍ系列，中科院等离子体物理研究所ＨＴ系列等［２９＿３２】。ＥＡＳＴ全??超导托卡马克装置是中国科学院等离子体物理研究所在ＨＴ－７装置的基础上自主??设计并制造的，是由国家发展计划委员会正式批准建设的国家“九五’’重大科学工??程。如图１．５所示，ＥＡＳＴ装置旨在建立一个非圆截面大型全超导托卡马克装置??及实验系统，探索超导托卡马克稳态运行技术，进行先进托卡马克聚变反应堆基??础物理问题的实验研宄，为我国未来聚变反应堆的建立提供工程实验基础，进而??也为核聚变能的有效和平利用做出贡献［３３，３４］。??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]EAST超导托卡马克[J]. 万宝年,徐国盛. 科学通报. 2015(23)
[2]Calculation model of AC loss for CICC（cable-in-conduit conductor） based on strain[J]. JIANG HuaWei1, WU SongTao2, ZHANG DeXian1, XU ZhaoHui1 & ZHEN Tong1 1 College of Information Science and Engineering, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China; 2 Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031, China. Science China（Technological Sciences）. 2012(04)
[3]WebScope: A New Tool for Fusion Data Analysis and Visualization[J]. 杨飞,党宁宁,肖炳甲. Plasma Science and Technology. 2010(02)
[4]EAST内冷屏降温过程瞬态温度场和热应力分析[J]. 祝燕云,庄明,王学敏,徐光福,周芷伟. 低温工程. 2010(02)
[5]邻域平均法对矢量图平滑处理[J]. 滕召荣,蒋天发. 现代电子技术. 2009(14)
[6]EAST极向场线圈在等离子体放电过程中的热负荷[J]. 谭运飞,翁佩德,孙有文,刘方,李少磊. 核聚变与等离子体物理. 2007(02)
[7]神光Ⅲ能源模块总体设计[J]. 林福昌,李劲,潘垣,姚宗干,王少荣,钟和清,秦实宏,吴耀武,张丹丹. 高电压技术. 2002(S1)
[8]托卡马克等离子体大破裂及防治综述[J]. 何开辉,潘传红,冯开明. 中国核科技报告. 2002(00)
[9]非平面载流线圈的磁矩[J]. 康垂令. 工科物理. 1998(03)
[10]HL-1装置主机的工程调试[J]. 焦伯良,严建成,李晓东,李佳民,谈满秋,李丽娟,邱玉轩,伏书才. 中国核科技报告. 1986(00)
博士论文
[1]CICC导体测试装置的设计及性能研究[D]. 吴向阳.中国科学技术大学 2018
[2]CFETR水冷陶瓷增殖剂包层结构设计与力学分析研究[D]. 马学斌.中国科学技术大学 2018
[3]钨铜偏滤器靶板疲劳损伤与寿命研究[D]. 钱新元.中国科学技术大学 2017
[4]超导托卡马克磁体和馈线系统关键电磁学问题研究[D]. 荣建.中国科学技术大学 2016
硕士论文
[1]CFETR极向场超导磁体导体稳定性分析与研究[D]. 何欣.中国科学技术大学 2016
[2]基于Fluet的ITER外真空杜瓦的传热分析研究[D]. 陈培譞.合肥工业大学 2012
[3]EAST超导托卡马克面对等离子体部件安装精度控制研究[D]. 徐厚昌.合肥工业大学 2007
本文编号：3510741
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１仿星器原理
?第１章绪论???外极向场线＾管??等离子体＾＾?ｗ?＾喊等离子体磁力线??图１．１仿星器原理?图１．?２托卡马克原理??自１９６８年前苏联的环形磁约束装置Ｔ－３托卡马克上取得了突破性的进展后，??托卡马克成为各国可控磁约束聚变研宄主流实验装置，之后各国相继建成了近百??个托卡马克装置。美国的?ＴＦＴＲ（ＴｏｋａｍａｋＦｕｓｉｏｎＴｅｓｔＲｅａｃｔｏｒ）［１４１５］、日本的?ＪＴ－６０??（Ｊａｐａｎｅｓｅ?Ｌａｒｇｅ?Ｔｏｋａｍａｋ）丨?１６’１７】和欧盟的?ＪＥＴ（ＪｏｉｎｔＥｕｒｏｐｅａｎ?Ｔｏｒｕｓ）［１８，ｌ９］三个大型托??卡马克装置为磁约束核聚变研宄做出了许多突破性成果。随着研宄的深入，引入??了超导技术制造托卡马克磁体线圈解决原有常规磁体产热过大，短脉冲运行等问??题，进一步实现未来聚变电站高温等离子体持续稳态运行。各国开启了超导托卡??马克的建设，１９８０年，苏联库尔恰托夫研究所建成了世界上第一台超导托卡马??克装置Ｔ－７，随后，法国的Ｔｏｒｅ－ｓｕｐｒａｌ２Ｑ，２１１、日本的ＪＴ－６０ＳＡ〖２２；Ｂ］、韩国的ＫＳＴＡＲ??（Ｋｏｒｅａ?ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ?Ｔｏｋａｍａｋ?Ａｄｖａｎｃｅｄ?Ｒｅｓｅａｒｃｈ）［２４’２５］、俄罗斯的?Ｔ－１５［２６］与中??国的?ＥＡＳＴ?（Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?Ａｄｖａｎｃｅｄ?Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ?Ｔｏｋａｍａｋ）相继建成或在建。??其中韩国的ＫＳＴＡＲ和中国的ＥＡＳＴ为全超导托卡马克核聚变装置。??＿＿??ＪＴ－６０ＳＡ?ＫＳＴＡＲ??图１．?３?ＴＦＴＲ、ＪＥＴ、ＪＴ－６０ＳＡ和ＫＳＴＡＲ托卡马克装置图??而就在各国纷
?第１章绪论???“国际热核聚变实验堆（ＩＴＥＲ）?’’合作计划，随后的１６年内，共斥资十五亿美元??完成了?ＩＴＥＲ合作项目的工程设计。经多方谈判，由欧盟、中国、韩国、俄罗斯、??日本、印度和美国正式参与实施ＩＴＥＲ计划并于２００７年１０月２４日正式成立??ＩＴＥＲ国际聚变能组织。ＩＴＥＲ装置设计如图］．４所示，以建成自持燃烧的超导磁??约束托卡马克聚变实验堆为主要科学目标，设计功率达５００ＭＷ。ＩＴＥＲ计划的实??施标志着国际可控核聚变研究的进步，为未来聚变核电站建成打下坚实和必要的??科学技术基础［２７＃］。??１瞻??图１．?４?ＩＴＥＲ托卡马克聚变实验堆??１．２．２?ＥＡＳＴ与中国核聚变研究??国内的受控核聚变研宄开始于上个世纪６０年代，并于７０年代开始逐步建造??了一批托卡马克实验装置并进行了大量的物理实验，如核工业西南物理研宄院研??制的ＨＬ－１、ＨＬ－１Ｍ系列，中科院等离子体物理研究所ＨＴ系列等［２９＿３２】。ＥＡＳＴ全??超导托卡马克装置是中国科学院等离子体物理研究所在ＨＴ－７装置的基础上自主??设计并制造的，是由国家发展计划委员会正式批准建设的国家“九五’’重大科学工??程。如图１．５所示，ＥＡＳＴ装置旨在建立一个非圆截面大型全超导托卡马克装置??及实验系统，探索超导托卡马克稳态运行技术，进行先进托卡马克聚变反应堆基??础物理问题的实验研宄，为我国未来聚变反应堆的建立提供工程实验基础，进而??也为核聚变能的有效和平利用做出贡献［３３，３４］。??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]EAST超导托卡马克[J]. 万宝年,徐国盛. 科学通报. 2015(23)
[2]Calculation model of AC loss for CICC（cable-in-conduit conductor） based on strain[J]. JIANG HuaWei1, WU SongTao2, ZHANG DeXian1, XU ZhaoHui1 & ZHEN Tong1 1 College of Information Science and Engineering, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China; 2 Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031, China. Science China（Technological Sciences）. 2012(04)
[3]WebScope: A New Tool for Fusion Data Analysis and Visualization[J]. 杨飞,党宁宁,肖炳甲. Plasma Science and Technology. 2010(02)
[4]EAST内冷屏降温过程瞬态温度场和热应力分析[J]. 祝燕云,庄明,王学敏,徐光福,周芷伟. 低温工程. 2010(02)
[5]邻域平均法对矢量图平滑处理[J]. 滕召荣,蒋天发. 现代电子技术. 2009(14)
[6]EAST极向场线圈在等离子体放电过程中的热负荷[J]. 谭运飞,翁佩德,孙有文,刘方,李少磊. 核聚变与等离子体物理. 2007(02)
[7]神光Ⅲ能源模块总体设计[J]. 林福昌,李劲,潘垣,姚宗干,王少荣,钟和清,秦实宏,吴耀武,张丹丹. 高电压技术. 2002(S1)
[8]托卡马克等离子体大破裂及防治综述[J]. 何开辉,潘传红,冯开明. 中国核科技报告. 2002(00)
[9]非平面载流线圈的磁矩[J]. 康垂令. 工科物理. 1998(03)
[10]HL-1装置主机的工程调试[J]. 焦伯良,严建成,李晓东,李佳民,谈满秋,李丽娟,邱玉轩,伏书才. 中国核科技报告. 1986(00)
博士论文
[1]CICC导体测试装置的设计及性能研究[D]. 吴向阳.中国科学技术大学 2018
[2]CFETR水冷陶瓷增殖剂包层结构设计与力学分析研究[D]. 马学斌.中国科学技术大学 2018
[3]钨铜偏滤器靶板疲劳损伤与寿命研究[D]. 钱新元.中国科学技术大学 2017
[4]超导托卡马克磁体和馈线系统关键电磁学问题研究[D]. 荣建.中国科学技术大学 2016
硕士论文
[1]CFETR极向场超导磁体导体稳定性分析与研究[D]. 何欣.中国科学技术大学 2016
[2]基于Fluet的ITER外真空杜瓦的传热分析研究[D]. 陈培譞.合肥工业大学 2012
[3]EAST超导托卡马克面对等离子体部件安装精度控制研究[D]. 徐厚昌.合肥工业大学 2007
本文编号：3510741
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/3510741.html
