CFETR氦冷固態(tài)包層電磁載荷評估.pdf

1、包層是聚變堆的核心部件，有氚增殖、能量轉(zhuǎn)換和輻射屏蔽的作用。由于包層處在強(qiáng)磁場環(huán)境中，其受到的電磁載荷對包層有很大的影響，開展電磁載荷研究對包層的安全運(yùn)行有重要意義。包層的電磁載荷主要包括靜態(tài)條件下由于磁化效應(yīng)產(chǎn)生的載荷以及瞬態(tài)條件下由于感應(yīng)電流產(chǎn)生的載荷。本文針對課題組提出的一種中國工程聚變實(shí)驗(yàn)堆(CFETR)氦冷固態(tài)包層(HCSB)方案進(jìn)行了電磁載荷的分析。
　　首先采用了CFETR主機(jī)設(shè)計(jì)報(bào)告中的電磁場系統(tǒng)，結(jié)合HCSB進(jìn)行

2、包層的靜態(tài)電磁分析。使用CATIA軟件建立了包括磁體系統(tǒng)、等離子體以及包層模塊的電磁分析模型，使用MAXWELL軟件對包層模型進(jìn)行靜態(tài)電磁分析。計(jì)算得到了靜態(tài)情況下包層受到的電磁力、力矩、電流密度等電磁載荷。
　　其次，計(jì)算了瞬態(tài)條件下包層模塊的電磁載荷。先進(jìn)行主破裂事故下電磁載荷分析。主破裂事故的研究對象為典型包層模塊，加載的等離子體電流包括線性衰減和指數(shù)衰減兩種模式，每種模式下分別考慮包層材料鐵磁性的影響。計(jì)算得到了主破裂事故

3、下包層內(nèi)的感應(yīng)電流、磁場強(qiáng)度、電磁力、電磁力矩等電磁載荷。接著進(jìn)行了垂直位移事故下的瞬態(tài)分析。采用電流絲模型來模擬等離子體，研究對象為一個(gè)極-徑向面上所有的包層模塊。分別在考慮鐵磁性材料和不考慮鐵磁性材料兩種情況下對包層的磁場、感應(yīng)電流、電磁力進(jìn)行了計(jì)算。
　　最后，對赤道面外包層模塊在熱-機(jī)械分析基礎(chǔ)上進(jìn)一步考慮電磁載荷進(jìn)行了綜合的熱-機(jī)械-電磁應(yīng)力評估。評估的標(biāo)準(zhǔn)參考ITER的真空室內(nèi)部部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)SDC-IC以及歐洲核電