ITER校正场Bottom线圈的设计与分析优化

来源 :中国科学院合肥物质科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jy02191348
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ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor),即国际热核聚变实验堆,是一个被誉为“人造太阳”的,由欧盟、印度、俄罗斯、日本、韩国、中国和美国七方共同投资建立的新能源国际合作研究项目。其目标是建造一个可自持燃烧等离子体的托卡马克聚变实验堆,以验证热核聚变反应的工程可靠性,并对实际应用核聚变能提供各种有效的实验参数。本文主要针对ITER校正场系统的Bottom线圈开展工程计算和分析,为其设计与制造提供重要依据。   校正场系统是ITER超导磁体系统的重要组成部分之一,包含着18个线圈,其中有6个Top线圈、6个Side线圈和6个Bottom线圈。每个线圈都通过在内部的超导电缆中运行适当的工作电流来产生磁场,以校正或消除ITER内部由于线圈安装误差、制造误差、变形误差以及其它误差引起的磁场分布误差,从而保证核聚变反应的顺利进行。   文中,主要通过CATIA软件进行ITER校正场系统的模型设计,通过ANSYS软件进行有限元分析。分析时,首先根据各线圈上的工作电流分析校正场Bottom线圈上的磁场分布情况,找出其磁场强度最大的时刻,并得到此时刻该线圈承受的电磁力数据;然后采用有限元法预测出线圈内部的等效材料性能,参与下一步的结构分析;接着就以前面计算得出的电磁力数据为载荷条件进行结构分析;最后,根据结构分析的结果采取一些优化措施提高线圈的安全可靠性。   所有的分析结果都显示:校正场Bottom线圈满足安全设计标准,计算的数值没有超过许可范围。因此,可认为当前的结构是合理、安全且可靠的,达到了本文所要达成的主要目标。
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