【摘 要】
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为了应对日益严峻的能源危机,研究人员提出了一种利用核聚变反应堆进行发电的方法。中国聚变工程试验堆CFETR(China Fusion Engineering Test Reactor)作为我国独立自主开展的核聚变反应装置应运而生。CFETR杜瓦冷屏承担着减少高温部件传递到低温超导磁体的热负荷,为相应维护提供操作通道等重要任务。作为CFETR的关键部件,杜瓦冷屏必须能够保持低温环境和足够的强度。论文
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为了应对日益严峻的能源危机,研究人员提出了一种利用核聚变反应堆进行发电的方法。中国聚变工程试验堆CFETR(China Fusion Engineering Test Reactor)作为我国独立自主开展的核聚变反应装置应运而生。CFETR杜瓦冷屏承担着减少高温部件传递到低温超导磁体的热负荷,为相应维护提供操作通道等重要任务。作为CFETR的关键部件,杜瓦冷屏必须能够保持低温环境和足够的强度。论文介绍了能源发展方式以及人类所面临的能源问题,描述了国际热核聚变反应试验堆的发展历程,描述了 CFETR装置的主要部件位置及作用。根据模块化建模思路,开展了利用CATIA对杜瓦冷屏及其附件结构建模的过程,并确定了杜瓦冷屏面板、支撑等材料选型,以及相应的材料应力判定准则。论文开展了杜瓦冷屏的热分析。利用有限元法,建立杜瓦冷屏面板有限元分析模型,确定杜瓦冷屏热辐射传热方式。利用CFX进行热分析获得冷却面板最大温度86.634K和最大进出口压力差0.005MPa,符合设计要求,验证了冷却管道布局的合理性。根据杜瓦冷屏结构特征,利用workbench对杜瓦冷屏进行结构静力学分析,获得了在重力、自重-地震耦合工况下的杜瓦冷屏应力分布与变形情况。论文重点开展了 CFETR的磁体系统和等离子体中的电磁场对杜瓦冷屏结构的影响的研究。基于电磁场基本理论与Maxwell电磁分析软件,建立了杜瓦冷屏电磁分析有限元模型,研究等离子体按照线性36ms衰减情况下,杜瓦冷屏上的磁场强度、磁感应强度以及涡流密度变化情况,获得了杜瓦冷屏所受电磁力载荷情况,并利用workbench分析杜瓦冷屏在电磁力与重力耦合工况下的应力分布与位移变化情况,获得了最大应力值57.694MPa与最大变形量12.475mm,符合设计要求。论文开展的杜瓦冷屏结构设计和多物理场分析的研究结果,将为后续杜瓦冷屏的结构优化与深入的研究提供重要参考。图[76]表[19]参[87]
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