包层是聚变堆的核心部件,有氘增殖、能量转换和辐射屏蔽的作用。由于包层处在强磁场环境中,其受到的电磁载荷对包层有很大的影响,开展电磁载荷研究对包层的安全运行有重要意义。包层的电磁载荷主要包括静态条件下由于磁化效应产生的载荷以及瞬态条件下由于感应电流产生的载荷。本文针对课题组提出的一种中国工程聚变实验堆(CFETR)氦冷固态包层(HCSB)方案进行了电磁载荷的分析。首先采用了 CFETR主机设计报告中的电磁场系统,结合HCSB进行包层的静态电磁分析。使用CATIA软件建立了包括磁体系统、等离子体以及包层模块的电磁分析模型,使用MAXWELL软件对包层模型进行静态电磁分析。计算得到了静态情况下包层受到的电磁力、力矩、电流密度等电磁载荷。其次,计算了瞬态条件下包层模块的电磁载荷。先进行主破裂事故下电磁载荷分析。主破裂事故的研究对象为典型包层模块,加载的等离子体电流包括线性衰减和指数衰减两种模式,每种模式下分别考虑包层材料铁磁性的影响。计算得到了主破裂事故下包层内的感应电流、磁场强度、电磁力、电磁力矩等电磁载荷。接着进行了垂直位移事故下的瞬态分析。采用电流丝模型来模拟等离子体,研究对象为一个极-径向面上所有的包层模块。分别在考虑铁磁性材料和不考虑铁磁性材料两种情况下对包层的磁场、感应电流、电磁力进行了计算。最后,对赤道面外包层模块在热-机械分析基础上进一步考虑电磁载荷进行了综合的热-机械-电磁应力评估。评估的标准参考ITER的真空室内部部件结构设计标准SDC-IC以及欧洲核电标准RCC-MX。分别对包层模块的第一壁、盖板、加强板、冷却板以及背板上应力最大的区域进行线性化评估。评估结果表明,各个部件的应力均符合标准。将包层模块的各个节点的应力平均得到机械应力、热应力、热-机械应力、电磁应力、一次应力、热-机械-电磁应力的大小。