【摘要】：國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆ITER是目前全球影響最為深遠(yuǎn)的國際科研合作項(xiàng)目之一。ITER主要用來驗(yàn)證聚變示范堆(DEMO)以及聚變商用堆的物理和工程可行性。作為ITER重要組成部分的極向場超導(dǎo)磁體系統(tǒng)主要由6個(gè)半徑不同的磁體線圈構(gòu)成,用以控制等離子體的位置和形狀。TAIL是極向場超導(dǎo)磁體PF6的關(guān)鍵部件。TAIL為弧長約2m,截面大致為邊長53.8mm的正方形弧形狹長部件。TAIL部件與PF6磁體系統(tǒng)相比尺寸差異巨大：PF6磁體系統(tǒng)半徑R=4.334m, ΔR=1.559m, ΔZ=1.1075m. TAIL部件作為PF6磁體的關(guān)鍵部件,起著傳遞載荷和增強(qiáng)雙餅線圈引出接頭強(qiáng)度的重要作用,對于極向場PF6磁體線圈有十分重要的作用。根據(jù)TAIL部件的位置、結(jié)構(gòu)特性以及設(shè)計(jì)要求,本文主要研究內(nèi)容如下：1.初步完成了TAIL部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)ITER要求確定各組件材料。并確定了TAIL部件中金屬材料的應(yīng)力校核標(biāo)準(zhǔn)。2.運(yùn)用有限元方法計(jì)算了不同運(yùn)行模式下極向場低溫超導(dǎo)磁體的電磁分布情況,并對計(jì)算所得電磁結(jié)果進(jìn)行分析,確定磁感應(yīng)強(qiáng)度與電磁力的最大值時(shí)刻；選取電磁力最大的運(yùn)行時(shí)刻作為后續(xù)耦合分析的電磁載荷。3.根據(jù)計(jì)算所得的電磁結(jié)果計(jì)算裝置在停機(jī)、冷卻、運(yùn)行三種不同工況下TAIL部件受力與及變形情況。通過對不同載荷工況下的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析,了解各載荷對TAIL部件的受力與變形的影響。4.對TAIL部件的關(guān)鍵部分絕緣組件進(jìn)行低溫力學(xué)拉伸試驗(yàn),得到絕緣組件的極限抗拉強(qiáng)度,通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對相應(yīng)的結(jié)構(gòu)分析結(jié)果進(jìn)行力校核。根據(jù)CTS測試要求對絕緣組件進(jìn)行低溫下的疲勞測試,保證絕緣組件在ITER裝置周期運(yùn)行下的機(jī)械可靠性。確定了焊接方式以及焊接過程中的溫度控制問題。根據(jù)對TAIL部件設(shè)計(jì)方案的有限元分析以及試驗(yàn)件的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究,表明TAIL部件的設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)要求,可以保證裝置運(yùn)行的可靠性。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TL622

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