聚變堆包層模塊制造成工藝研究.pdf

1、當(dāng)代中國(guó)處在能源嚴(yán)重短缺和能源結(jié)構(gòu)不合理引發(fā)的嚴(yán)重環(huán)境危機(jī)下，可再生能源的發(fā)展使用是解決中國(guó)能源危機(jī)的有效方法。由于聚變能原料的豐富性、環(huán)境的優(yōu)越性、安全性，所以被人類(lèi)當(dāng)作最理想的清潔能源之一。托卡馬克類(lèi)型核聚變裝置是當(dāng)今世界上被認(rèn)為可以實(shí)現(xiàn)磁約束核聚變的裝置。中國(guó)核聚變研究也開(kāi)始較早,先后建成了多套托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置及其研究系統(tǒng)，并參與到國(guó)際熱核聚變?cè)囼?yàn)堆計(jì)劃。計(jì)劃未來(lái)在我國(guó)建造能夠自持燃燒的托卡馬克實(shí)驗(yàn)堆和磁約束聚變示范堆，進(jìn)而

2、實(shí)現(xiàn)純聚變能源的商用化。中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆（CFETR）的提出是中國(guó)繼ITER之后中國(guó)進(jìn)入聚變堆研究的標(biāo)志。托卡馬克裝置實(shí)現(xiàn)自持燃燒即具有實(shí)現(xiàn)核聚變能發(fā)電的可能，其中包層是最關(guān)鍵的部件之一。聚變堆內(nèi)包層部件因其所在的運(yùn)行環(huán)境惡劣，所以對(duì)結(jié)構(gòu)材料的要求比較苛刻。ITER各參與國(guó)提出了不同的包層概念，通過(guò) ITER裝置實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證各自的實(shí)驗(yàn)包層模塊。中國(guó)也提出了氦冷鋰鉛雙冷包層，氦冷固態(tài)包層兩種概念設(shè)計(jì)。
　　為了探討包層結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)的制

3、造工藝技術(shù)，本文設(shè)計(jì)一個(gè)不含增殖單元的實(shí)驗(yàn)包層模塊，用于中國(guó)CFETR概念包層電磁與熱工水力學(xué)相關(guān)技術(shù)實(shí)驗(yàn)。目前世界上對(duì)包層的加工制造技術(shù)研究很少，主要集中在包層的材料和第一壁的管道成型上。本文主要內(nèi)容是對(duì)實(shí)驗(yàn)包層模塊整體的加工制造工藝研究。實(shí)驗(yàn)包層模塊的結(jié)構(gòu)材料為低活化鐵素體/馬氏體鋼，在實(shí)際加工之前采用316L鋼材料先進(jìn)行加工預(yù)研。加工工藝研究主要內(nèi)容：包層模塊的整體加工方案選擇先進(jìn)行U形件與上下蓋板和背板的焊接，最后進(jìn)行第一壁內(nèi)外

4、版的焊接；第一壁 U成型實(shí)驗(yàn)研究可以得到多次成型和熱成型獲得的成型件更接近尺寸要求；第一壁U成型模擬成型分析為U成型時(shí)選擇沖壓機(jī)和預(yù)測(cè)回彈提供了依據(jù)；第一壁焊接選擇HIP焊，其余部件焊接選擇TIG焊；分析整體焊接成型實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知 U形件與上下蓋板和背板焊接時(shí)變形較大，需在焊前采取一些措施來(lái)抵消或降低焊接引起的變形；分析焊縫檢漏實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知采用TIG焊接得到的結(jié)構(gòu)密封性較好；第一壁HIP焊接時(shí)增殖區(qū)須添加特殊材料；分析焊縫無(wú)損檢測(cè)實(shí)驗(yàn)