CFETR平衡場線圈結構設計和電磁分析.pdf

1、近年來我國的磁約束受控聚變能源(MFE)研究取得了長足的發(fā)展，兩個大型托卡馬克裝置HL-2A以及EAST也都取得了較大的科研進展，部分實驗研究成果和實驗技術達到國際先進水平。為了充分彌補ITER和DEMO之間的差距，為建造DEMO奠定科學、技術和工程基礎，這個平臺就是中國聚變工程實驗堆(CFETR，China Fusion Engineering Testing Reactor)。平衡場線圈作為磁體系統(tǒng)的重要組成部分，不僅直接影響到等離

2、子體平衡中垂直場和水平場的維持，而且其結構和參數都直接影響著等離子體的參數和品質，關系到整個裝置建設的成敗。因而有必要在設計階段對平衡場線圈進行有限元分析，目的是提供一個滿足物理設計要求且安全可靠的平衡場磁體系統(tǒng)。
　　本文先闡述了CFETR準備運行的三種位形，然后利用ANSYS有限元軟件對CFETR磁體裝置進行了相關的電磁分析，尤其對三種平衡電流位形下進行了詳細的分析，為后續(xù)的工程設計和物理實驗方面提供了理論依據。對于極向場線圈

3、，分別用二維、三維電磁分析互相印證，所有的計算結果在CFETR設計基準內，其磁感應強度分布也符合預期中三種等離子體平衡位形要求，為后續(xù)CFETR磁體電磁問題的解決提供了重要方式。
　　在電磁分析的基礎上，單獨對裝置中的平衡場線圈完成了電磁結構耦合分析，完成了對各個工況下的性能仿真和相關力學計算，以優(yōu)化結構設計并提高裝置的可靠性，確保其各個參數能達到設計要求。通過單變量比對，研究分析了絕緣層厚度、支撐塊厚度及個數對整個平衡場系統(tǒng)支撐