ITER縱場磁體饋線系統(tǒng)超導(dǎo)母線支撐的設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)是一項(xiàng)正在研究的大型國際合作項(xiàng)目，其目的是研制一個可以自持燃燒的托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)堆，用于驗(yàn)證熱核聚變反應(yīng)堆的工程可行性、可靠性和和實(shí)用性。縱場磁體饋線系統(tǒng)(TF-FEEDER)是國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆不可或缺的重要系統(tǒng)之一，主要起著對整個超導(dǎo)磁體系統(tǒng)供電、冷卻及數(shù)據(jù)傳輸、測量和故障診斷等作用，其內(nèi)部的超導(dǎo)母線(bu

2、sbar)擔(dān)負(fù)著整個縱場線圈電流的傳輸作用，分析和研制超導(dǎo)母線支撐的合理結(jié)構(gòu)，優(yōu)化其布置方案，對于保證縱場磁體饋線系統(tǒng)、乃至整個ITER裝置的正常運(yùn)行，有著十分重要的理論和實(shí)際意義。
　　 論文以ITER縱場磁體饋線系統(tǒng)超導(dǎo)母線支撐為研貧對象，在綜合國內(nèi)外文南啪基礎(chǔ)上，采用理論分析、有限元計(jì)算和試驗(yàn)相結(jié)合的方法，對其進(jìn)行了較系統(tǒng)、深入的分析和研究，驗(yàn)證了超導(dǎo)母線支撐結(jié)構(gòu)的可靠性，優(yōu)化了支撐布置方案，為整個ITER裝置的研制、建設(shè)

3、和正常使用提供了合理結(jié)構(gòu)參數(shù)和理論依據(jù)。
　　 論文在介紹ITER項(xiàng)目背景、結(jié)構(gòu)原理及縱場磁體系統(tǒng)作用和布置的基礎(chǔ)上，較全面地分析了超導(dǎo)母線支撐的結(jié)構(gòu)和使用材料，提出了縱場磁體饋線系統(tǒng)超導(dǎo)母線支撐的具體計(jì)算方法和優(yōu)化布置方案，確定了超導(dǎo)母線支撐的個數(shù)與間距；通過對縱場磁體系統(tǒng)的電磁分析，計(jì)算出了超導(dǎo)母線所受的最大電磁力，并以此最大電磁力為邊界條件，分析討論了超導(dǎo)母線支撐在低溫、強(qiáng)磁場環(huán)境下的受力狀況；建立縱場饋線系統(tǒng)的整體模型，

4、對其進(jìn)行穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)的熱分析，得到了熱載荷分布情況和冷卻過程；最后確定試驗(yàn)方案，對過渡饋線段G10圓筒支撐進(jìn)行了力學(xué)試驗(yàn)。研究結(jié)果表明超導(dǎo)母線支撐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布置方案合理可行，它不僅能承受超導(dǎo)母線本身超大電流(68kA)引起的高電磁力(13kN/m量級)，防止超導(dǎo)母線產(chǎn)生較大的應(yīng)力和應(yīng)變，而且能保證超導(dǎo)母線在液氦溫度下的軸向收縮，同時支撐自身的良好熱絕緣設(shè)計(jì)，也確保了超導(dǎo)母線不會受較大的傳導(dǎo)熱的影響，為超導(dǎo)母線正常工作提供了保障。