ITER極向場磁體饋線系統(tǒng)的分析與優(yōu)化.pdf

1、國際熱核聚變實驗堆ITER(InternationalThermonuclearExperimentalReactor)是目前正在研究的—項大型國際間的合作項目，其目標是為了研制—個可自持燃燒的托卡馬克實驗裝置，用以證明熱核聚變反應堆的技術科學性、工程可行性和運行可靠性。ITER極向場磁體饋線系統(tǒng)的作用是為托卡馬克裝置的極向場超導磁體系統(tǒng)進行供電、供冷及數(shù)據(jù)傳輸、測量和故障診斷，它的研制涉及到電磁學、靜力學、傳熱學、動力學、真空和材料學

2、等多個學科的知識。
　　 本課題是來源于：1．國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃973項目“ITER高溫超導超大電流引線型超導傳輸線的研究2008CB717900)”課題資助；2．國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃973項目“ITER超導饋線系統(tǒng)的設計與預研(2007ID206)”課題資助；3.ITER計劃專項支持“ITER大型超導磁體系統(tǒng)饋線研究(2008GB102000)”。
　　 課題研究的重點是：從整體裝置的安全可靠性方面考慮，在極

3、向場磁體饋線系統(tǒng)加工制造前，對其進行仿真分析，以確定饋線系統(tǒng)受到的電磁力、結構應力等載荷，為結構的設計提供依據(jù)。
　　 本課題論文的研究內容和創(chuàng)新點如下：
　　 首先，論文在介紹核聚變原理、ITER裝置組成部分和饋線系統(tǒng)的結構的基礎上，對PF饋線系統(tǒng)進行了電磁場仿真分析，獲得了電磁力分布結果，以此為根據(jù)，分別利用理論計算和ANSYS迭代優(yōu)化獲得了最佳的超導母線支撐間距；其次，建立PF饋線系統(tǒng)的整體分析模型，對PF饋線系統(tǒng)

4、進行了耦合強度仿真分析，參考ASME標準對結構在重力、溫度、電磁力和磁體位移等載荷下的應力進行評價，并根據(jù)結果對結構進矛優(yōu)化和分析，得到了合理的饋線系統(tǒng)結構；再次，為了驗證冷卻方案的合理性，對PF饋線系統(tǒng)的冷卻過程進行了仿真分析，并根據(jù)冷卻達到穩(wěn)定狀態(tài)時的溫度分布對PF饋線系統(tǒng)進行了熱應力分析；最后，按照ITER工程的設計要求，對PF饋線系統(tǒng)進行了模態(tài)分析和地震譜響應分析，得到了結構的各階固有頻率和振型，以及施加不同方向的SDD地震響應