ITER鐵磁性屏蔽塊分布的優(yōu)化與環(huán)向磁場(chǎng)波紋度的抑制分析.pdf

1、ITER(InternationalThermonuclearExperimentalReactor)項(xiàng)目是未來實(shí)現(xiàn)從熱核聚變實(shí)驗(yàn)上升到實(shí)際應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，為人類更好的研究核聚變反應(yīng)奠定了重要基礎(chǔ)。在熱核聚變反應(yīng)堆中，環(huán)向磁場(chǎng)線圈(TFC)系統(tǒng)由18個(gè)D形線圈組成，其每?jī)蓚€(gè)線圈之間的環(huán)向角度是20°，由于線圈的環(huán)向不連續(xù)性，相鄰線圈之間磁場(chǎng)會(huì)減弱，這種現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致來自等離子體內(nèi)部高能粒子的能量損些，包括α粒子和其他高能粒子。能量損失不僅對(duì)

2、反應(yīng)的能量平衡有影響，而且對(duì)于限制ITER熱載荷的流失也非常不利，所以，如何控制環(huán)向磁場(chǎng)的不均勻性成為了在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問題。
　　針對(duì)磁場(chǎng)不均勻性的問題，本文首先引出了中子屏蔽層和磁場(chǎng)波紋度的概念，對(duì)于如何有效降低環(huán)向磁場(chǎng)波紋度的問題，作者采用了在中子屏蔽層中添加一定數(shù)量和空間分布的鐵磁性屏蔽塊的方法，這種方法在很多托卡馬卡裝置中得到了廣泛應(yīng)用。
　　本文闡述了中子屏蔽結(jié)構(gòu)的概念模型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、使用材料和中子屏蔽

3、結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)過程，介紹了環(huán)向磁場(chǎng)線圈的發(fā)展概況和其制造過程。作者建立了完整的有限元模型，采用了在中子屏蔽層中逐步添加鐵磁性屏蔽塊的方法，對(duì)環(huán)向磁場(chǎng)波紋度進(jìn)行了模擬分析。結(jié)果表明，通過上述方法等離子體周圍環(huán)向磁場(chǎng)的不均勻性得到了有效的控制，等離子體邊緣的磁場(chǎng)波紋度峰值成功降低至0.4％以下，驗(yàn)證了現(xiàn)有模型中鐵磁性中子屏蔽塊分布的合理性。此外，考慮到鐵磁性中子屏蔽塊在磁場(chǎng)中會(huì)受到電磁力的作用，文章施加了等離子體激勵(lì)、環(huán)向磁場(chǎng)激勵(lì)和極向磁場(chǎng)