【摘要】：本論文研究磁約束核聚變托卡馬克試驗(yàn)裝置EAST中的下石墨偏濾器優(yōu)化升級(jí)設(shè)計(jì)問題�，F(xiàn)有的石墨材料為第一壁表面材料的下偏濾器不僅在熱負(fù)載能力上不能滿足試驗(yàn)需求,同時(shí)由于石墨瓦強(qiáng)度低導(dǎo)致的瓦片碎裂會(huì)嚴(yán)重影響試驗(yàn)運(yùn)行。本文根據(jù)目前的實(shí)際需求情況,在不需要占用大量試驗(yàn)時(shí)間以及經(jīng)費(fèi)的前提下,不改變現(xiàn)有內(nèi)部支撐及水流冷卻系統(tǒng),針對(duì)下偏濾器進(jìn)行優(yōu)化,提高現(xiàn)有下偏濾器的熱負(fù)荷能力,同時(shí)能夠承受該結(jié)構(gòu)受到的熱應(yīng)力及電磁力載荷。根據(jù)下偏濾器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),論文分別對(duì)下偏濾器的打擊點(diǎn)靶板和非打擊點(diǎn)靶板進(jìn)行了不同的設(shè)計(jì)。非打擊點(diǎn)位置由于目前主要問題在于石墨材料導(dǎo)致的碎裂及濺射問題,優(yōu)化設(shè)計(jì)中使用高溫鉬合金材料取代現(xiàn)有的石墨,以此增強(qiáng)瓦片的強(qiáng)度;打擊點(diǎn)位置靶板的主要問題在于熱負(fù)荷能力低下,不能將沉積在靶板的熱量及時(shí)排除,針對(duì)這一點(diǎn),本文采用環(huán)向鎢串(monoblock)的結(jié)構(gòu)取代石墨瓦螺栓連接結(jié)構(gòu),同時(shí),使用爆炸焊不銹鋼基底的爆炸焊復(fù)合材料制成的水盒,不僅簡(jiǎn)化了鎢串與水盒之間的焊接工藝,同時(shí)提高了結(jié)構(gòu)的可靠性。為了保證靶板的第一壁表面位置不發(fā)生變化同時(shí)使用現(xiàn)有的內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu),所以需要在鎢串與內(nèi)部支撐之間的17mm的間隙中設(shè)計(jì)一套可以調(diào)節(jié)靶板位置并且有足夠支撐強(qiáng)度同時(shí)還要能在正面對(duì)靶板進(jìn)行安裝和拆卸的支撐結(jié)構(gòu)。本論文提出了一種支撐塊與支撐條配合的結(jié)構(gòu),能夠在狹小空間內(nèi)滿足上述要求。本文基于現(xiàn)有等離子體運(yùn)行模式,給出了工程模擬熱加載優(yōu)化方案,可以保證偏濾器在滿足使用要求的前提下,不必要保持過高的安全系數(shù),使得在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以有更多的選擇性。同時(shí)對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的偏濾器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相關(guān)的熱分析及電磁分析,通過對(duì)結(jié)果的分析再次對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,確保設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)在使用中的可行性及可靠性。最后討論了在偏濾器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中涉及的其他可行方案,并對(duì)其中一些方案如TZM螺栓連接方案、石墨焊接方案及基于爆炸焊復(fù)合板的表面鎢銅片釬焊方案進(jìn)行了試驗(yàn)研究,獲得了各個(gè)方案的溫度曲線、熱疲勞性能等相關(guān)數(shù)據(jù),測(cè)得了TZM材料的熱吸收率,這些方案雖然最終沒有在優(yōu)化設(shè)計(jì)的方案中使用,但取得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)后期其他部件的升級(jí)有重要的工藝參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TL631.24
【圖文】：

采使用使得現(xiàn)有的存量越來越少。據(jù)估計(jì)，如果僅靠化石燃料，地球上的能源將逡逑會(huì)在未來幾百年內(nèi)枯竭，到那時(shí)，人類自身的生存和發(fā)展將面臨巨大威脅ｍ，圖逡逑１．１和圖１．２分別展示了目前各區(qū)域?qū)δ茉吹男枨笄闆r及能源需求的增長(zhǎng)情況。逡逑同時(shí)，使用化石燃料還將產(chǎn)生大量的Ｃ０２及Ｓ０２等溫室氣體，對(duì)大氣環(huán)境將造逡逑成嚴(yán)重的破壞［２１按照目前的污染程度及趨勢(shì)，人類的生存壞境在未來也將受到逡逑嚴(yán)重威脅。據(jù)相關(guān)資料顯示，２０１６年，中國(guó)多地出現(xiàn)嚴(yán)重的霧霾天氣，個(gè)別城市逡逑的ＰＭ２．５指標(biāo)一度排在全球第一！因此，尋求長(zhǎng)期、綠色、可再生的能源成為了逡逑全世界共同的研究課題。目前，太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物能、水電、地?zé)岬饶茉匆捕煎义显谶M(jìn)行相關(guān)的研宄及開發(fā)應(yīng)用，但是由于這些能源的自身?xiàng)l件限制，始終不能被逡逑廣泛應(yīng)用Ｍ。逡逑１８逡逑十億噸油當(dāng)量邐２５０邐年均百萬(wàn)噸油當(dāng)量逡逑１５邐恀邐■可再生能源？逡逑２００邐■水電逡逑＾邐１５０邐ｍ邋核能逡逑－■■：：：，逡逑0．Ｌ＿邋—逡逑１９６５邐２０００邐２０３５邐１９９４－２０１４邐２０１４－３５逡逑圖１．１各區(qū)域?qū)δ茉吹男枨筮妶D１．２各類能源每年需求的增長(zhǎng)情況逡逑核裂變是人類成功利用核能的第一步

邐ＥＡＳＴ下偏濾器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)研究邐逡逑時(shí)，核裂變發(fā)電存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)楹肆炎兪遣豢煽氐�，歷史上就發(fā)生過逡逑幾次嚴(yán)重的核事故，比如三哩島核事故，切爾諾貝利核事故，福島核事故等。顯逡逑然核裂變能也不是人類可以長(zhǎng)期依賴的能源。逡逑

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本文編號(hào)：2726327