ITER極向場(chǎng)磁體饋線系統(tǒng)的分析與優(yōu)化.pdf

1、國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆ITER(InternationalThermonuclearExperimentalReactor)是目前正在研究的—項(xiàng)大型國際間的合作項(xiàng)目，其目標(biāo)是為了研制—個(gè)可自持燃燒的托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置，用以證明熱核聚變反應(yīng)堆的技術(shù)科學(xué)性、工程可行性和運(yùn)行可靠性。ITER極向場(chǎng)磁體饋線系統(tǒng)的作用是為托卡馬克裝置的極向場(chǎng)超導(dǎo)磁體系統(tǒng)進(jìn)行供電、供冷及數(shù)據(jù)傳輸、測(cè)量和故障診斷，它的研制涉及到電磁學(xué)、靜力學(xué)、傳熱學(xué)、動(dòng)力學(xué)、真空和材料學(xué)

2、等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)。
　　 本課題是來源于：1．國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃973項(xiàng)目“ITER高溫超導(dǎo)超大電流引線型超導(dǎo)傳輸線的研究2008CB717900)”課題資助；2．國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃973項(xiàng)目“ITER超導(dǎo)饋線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與預(yù)研(2007ID206)”課題資助；3.ITER計(jì)劃專項(xiàng)支持“ITER大型超導(dǎo)磁體系統(tǒng)饋線研究(2008GB102000)”。
　　 課題研究的重點(diǎn)是：從整體裝置的安全可靠性方面考慮，在極

3、向場(chǎng)磁體饋線系統(tǒng)加工制造前，對(duì)其進(jìn)行仿真分析，以確定饋線系統(tǒng)受到的電磁力、結(jié)構(gòu)應(yīng)力等載荷，為結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
　　 本課題論文的研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 首先，論文在介紹核聚變?cè)怼TER裝置組成部分和饋線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)PF饋線系統(tǒng)進(jìn)行了電磁場(chǎng)仿真分析，獲得了電磁力分布結(jié)果，以此為根據(jù)，分別利用理論計(jì)算和ANSYS迭代優(yōu)化獲得了最佳的超導(dǎo)母線支撐間距；其次，建立PF饋線系統(tǒng)的整體分析模型，對(duì)PF饋線系統(tǒng)

4、進(jìn)行了耦合強(qiáng)度仿真分析，參考ASME標(biāo)準(zhǔn)對(duì)結(jié)構(gòu)在重力、溫度、電磁力和磁體位移等載荷下的應(yīng)力進(jìn)行評(píng)價(jià)，并根據(jù)結(jié)果對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)矛優(yōu)化和分析，得到了合理的饋線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；再次，為了驗(yàn)證冷卻方案的合理性，對(duì)PF饋線系統(tǒng)的冷卻過程進(jìn)行了仿真分析，并根據(jù)冷卻達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的溫度分布對(duì)PF饋線系統(tǒng)進(jìn)行了熱應(yīng)力分析；最后，按照ITER工程的設(shè)計(jì)要求，對(duì)PF饋線系統(tǒng)進(jìn)行了模態(tài)分析和地震譜響應(yīng)分析，得到了結(jié)構(gòu)的各階固有頻率和振型，以及施加不同方向的SDD地震響應(yīng)