考慮電磁與熱耦合的ITER過渡饋線設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(International Thermonuclear Experimental Reactor，簡稱ITER)的目標(biāo)是通過國際合作，研制一個(gè)可自持燃燒的托卡馬克可控聚變試驗(yàn)堆裝置，為和平、安全利用聚變能進(jìn)行科學(xué)探索和研究。ITER過渡饋線(CryostatFeed-Through，簡稱CFT)作為饋線系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，是核聚變裝置的關(guān)鍵部件之一。因此，對過渡饋線及其關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究是十分必要的。

2、　　本文對過渡饋線和國內(nèi)外主要托卡馬克裝置冷屏的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了廣泛的調(diào)研，參照ITER總體設(shè)計(jì)的相關(guān)文檔，制定了過渡饋線的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、材料選擇原則等。針對CFT冷屏結(jié)構(gòu)復(fù)雜和有多場作用的特點(diǎn)，對其進(jìn)行了熱、電磁以及耦合分析和實(shí)驗(yàn)研究。完成的主要研究工作和成果如下:
　　(1)針對CFT冷屏的設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用電磁學(xué)理論、熱力學(xué)理論、耦合分析理論、有限元理論、計(jì)算機(jī)輔助工程、機(jī)械設(shè)計(jì)等學(xué)科知識(shí)，建立了考慮多場耦合分析、加工制造和實(shí)驗(yàn)的冷屏

3、設(shè)計(jì)方法。通過熱學(xué)實(shí)驗(yàn)，對冷屏的熱分析進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　(2)綜合運(yùn)用公式計(jì)算和有限元仿真對CFT冷屏各個(gè)參數(shù)作了詳細(xì)的設(shè)計(jì)與分析，通過對比分析各個(gè)設(shè)計(jì)方案，最終確立了CFT冷屏的各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)。對冷屏的焊接方式進(jìn)行了篩選，通過焊接實(shí)驗(yàn)，確定了冷屏冷卻管的焊接方案。
　　(3)對于CFT冷屏的電磁分析，提出了解析法與有限元法相結(jié)合的分析方法。分別通過這兩種方法計(jì)算得到了冷屏上磁場分布、渦流分布等一系列的電磁分析數(shù)據(jù)，對比了兩種

4、方法的計(jì)算結(jié)果，較為接近的計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證了計(jì)算方法的可行性和計(jì)算結(jié)果的正確性。
　　(4)針對CFT冷屏的熱分析，詳細(xì)闡述了CFT冷屏的熱源以及傳熱方式，理論計(jì)算出了輻射熱流密度和對流換熱系數(shù)等參數(shù)。將電磁分析中得到的焦耳熱作為熱源計(jì)入熱分析中，完成了CFT冷屏的電磁—熱局部耦合分析。
　　(5)將多場耦合的分析理論引入到CFT冷屏的分析中，制定了CFT冷屏的多場耦合分析方法。在電磁和電磁—熱局部耦合分析的基礎(chǔ)上，將電磁力和溫