【摘要】：近年來我國的磁約束受控聚變能源(MFE)研究取得了長足的發(fā)展,兩個大型托卡馬克裝置HL-2A以及EAST也都取得了較大的科研進(jìn)展,部分實驗研究成果和實驗技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。為了充分彌補(bǔ)ITER和DEMO之間的差距,為建造DEMO奠定科學(xué)、技術(shù)和工程基礎(chǔ),這個平臺就是中國聚變工程實驗堆(CFETR, China Fusion Engineering Testing Reactor)。平衡場線圈作為磁體系統(tǒng)的重要組成部分,不僅直接影響到等離子體平衡中垂直場和水平場的維持,而且其結(jié)構(gòu)和參數(shù)都直接影響著等離子體的參數(shù)和品質(zhì),關(guān)系到整個裝置建設(shè)的成敗。因而有必要在設(shè)計階段對平衡場線圈進(jìn)行有限元分析,目的是提供一個滿足物理設(shè)計要求且安全可靠的平衡場磁體系統(tǒng)。 本文先闡述了CFETR準(zhǔn)備運(yùn)行的三種位形,然后利用ANSYS有限元軟件對CFETR磁體裝置進(jìn)行了相關(guān)的電磁分析,尤其對三種平衡電流位形下進(jìn)行了詳細(xì)的分析,為后續(xù)的工程設(shè)計和物理實驗方面提供了理論依據(jù)。對于極向場線圈,分別用二維、三維電磁分析互相印證,所有的計算結(jié)果在CFETR設(shè)計基準(zhǔn)內(nèi),其磁感應(yīng)強(qiáng)度分布也符合預(yù)期中三種等離子體平衡位形要求,為后續(xù)CFETR磁體電磁問題的解決提供了重要方式。 在電磁分析的基礎(chǔ)上,單獨(dú)對裝置中的平衡場線圈完成了電磁結(jié)構(gòu)耦合分析,完成了對各個工況下的性能仿真和相關(guān)力學(xué)計算,以優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計并提高裝置的可靠性,確保其各個參數(shù)能達(dá)到設(shè)計要求。通過單變量比對,研究分析了絕緣層厚度、支撐塊厚度及個數(shù)對整個平衡場系統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)的影響。分析結(jié)果表明,現(xiàn)階段的設(shè)計方案是合理的,是在滿足空間設(shè)計和大安全裕度的條件下選取最佳設(shè)計方案。
【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】：2014
【分類號】：TL622

【參考文獻(xiàn)】

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2 曾文彬;吳維越;;ITER校正場線圈的結(jié)構(gòu)分析[J];核聚變與等離子體物理;2009年03期

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本文編號：2697052