中國聚變工程實驗堆（CFETR）是一個全超導托卡馬克裝置,為國際熱核聚變實驗堆（ITER）與聚變示范電站（DEMO）之間搭建技術橋梁。真空室（VV）作為維持托卡馬克穩(wěn)定運行的核心部件,其結構性能對裝置的安全運行有著直接的影響。重力支撐部件是承載真空室及其內(nèi)部部件重力和各種機械載荷的關鍵部件。中國聚變工程實驗堆真空室預研件（CFETR VV mock-up）的建造即為了研究真空室的加工制造,力學分析等關鍵問題。開展CFETR真空室預研件重力支撐結構設計和真空室所處工況的分析評估,并利用Isight軟件進行重力支撐彈性板的結構優(yōu)化,主要工作內(nèi)容如下:1.通過對核聚變發(fā)展和托卡馬克裝置的調(diào)研,介紹可控核聚變的背景及發(fā)展。隨后介紹真空室部件在聚變反應中的功能并綜述了全國各大托卡馬克裝置的發(fā)展現(xiàn)狀,指出論文的研究內(nèi)容和意義。2.比較不同設計方案的優(yōu)劣之后,確定CFETR真空室預研件重力支撐的結構設計方案。利用CATIA三維軟件創(chuàng)建真空室及其重力支撐詳細結構模型和簡化模型,選用316L（N）作為真空室的材料并分析其材料特性。3.對真空室展開仿真分析,包括單工況分析和組合工況分析,得到各工況下真空室... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１托卡馬克主要結構示意圖??

?第一章緒?論???和應力，除了外圈的支撐外，還在ＪＥＴ真空室內(nèi)圈上補充了兩個支撐環(huán)以防止??過大的徑向變形對整體裝置產(chǎn)生不可估計的影響。??圓??圖１．２?ＪＥＴ真空室結構圖??日本ＪＴ－６０ＳＡ裝置的建造旨在解決等離子體運行的關鍵工程和物理問題。??ＪＴ－６０ＳＡ真空室同樣采用雙層Ｄ型環(huán)結構，層間布置加強筋增強結構強度。但其??真空室采用非均勻分段，為了運輸和搬運，由７段４０°環(huán)，２段３０°環(huán)和１段２０°??環(huán)組成，外圍大直徑為９．９５ｍ，高度為６．６３ｍ。殼體厚度為１８ｍｍ，殼體之間設??計出１６０ｍｍ的空腔。整體建造工作現(xiàn)已結束，ＫｅｉＭａｓａｋｉ［１２］等人討論了真空室??部件之間的組裝順序，并提出了一種在托卡馬克大廳內(nèi)進行裝配的計劃。首先將??低溫恒溫器底座安裝在大廳內(nèi)，設置裝配框架和導軌。再對３個４０°扇區(qū)段進行??裝配并焊接成１２０°真空室扇區(qū)段。隨后裝配其他扇區(qū)直至３４０°。安裝好預先組??裝完成的重力支撐后插入環(huán)向場線圈后，完成最后２０°扇區(qū)段的裝配工作。Ｙｕｓｕｋｅ??Ｓｈｉｂａｍａ〖１３］等人則主要論述了廳內(nèi)安裝真空室扇區(qū)的概念和扇區(qū)焊接技術。廳內(nèi)??安裝主要基于直接對接接合和拼接板接合。通過４０°扇區(qū)之間直接對接接口的三??條焊接線，將由于積累誤差和焊接變形誤差導致的位移均勻地分布在整體圓環(huán)中。??超過８０°的扇區(qū)則與拼接板焊接在一起。最后和相鄰的兩個３０°扇區(qū)段通過兩側??的拼接板焊接為一個整體。Ｙ．?Ｓｈｉｂａｍ＃４］等人開發(fā)了真空室扇區(qū)和環(huán)向場線圈在??托卡馬克大廳內(nèi)裝配的高精度方法。這種在廳內(nèi)的裝配技術可將環(huán)向磁場的磁場??誤差控制在０．０１％之內(nèi)。各組件的位置由０．５ｍｍ空間

?第一章緒?論???後ｒｔ丨．窗ｍ??ＷｍＷ??，ｒｔ?Ｊｌ?＇ｆｔｉｉ?ｂＷｎ??圖１．３?ＪＴ－６０ＳＡ真空室結構圖??ＩＴＥＲ裝置真空室主體為雙層Ｄ型環(huán)狀結構，其體積最大，外圍最大直徑為??１９．４ｍ。內(nèi)外殼厚度為６０ｍｍ，內(nèi)外殼體依靠焊接加強筋和柔性支撐柱連接。其??每段扇區(qū)均為４０°，這樣的扇區(qū)設計更容易真空室主體的制造，裝配以及運輸。??單個真空室扇區(qū)段從極向方向上分為４個段焊接。在上個世紀末，ＩＴＥＲ最早開??展了?１８°真空室扇區(qū)段的預研件來驗證真空室制造和裝配的相關技術。整個扇區(qū)??由兩個９°的扇區(qū)段焊接組成，用以驗證不同制造程序和焊接技術的性能［１６］。Ｍ??Ｎａｋａｈｉｒａ＾等人論述了整個扇區(qū)預研件的制造和測試過程，該預研件的制造和裝??配滿足±３ｍｍ的公差要求。真空室殼體之間充滿著壁內(nèi)屏蔽塊和硼化冷卻水。壁??內(nèi)屏蔽塊約為８９００個，由不同尺寸和不同材料組成。壁內(nèi)屏蔽塊可減少等離子??體運行期間的環(huán)向磁場的波動，提供中子屏蔽作用。徐青青［１８】研究了等離子體主??破裂事件下真空室內(nèi)包層電磁－熱－機械耦合分析，根據(jù)事故在不同的情況下對包??層展開應力分析，并評定了應力是否符合設計標準，結果顯示氦冷包層在該工況??下能夠保證結構的完整性。Ａｎｄｒｅｓ?ＤａｎｓＰｌ等人詳細介紹了?ＩＴＥＲ真空室部件在歐??洲設計和制造等進程，以及這些過程中的一些技術挑戰(zhàn)。??５??

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]大型可組合式電子束焊接真空室設計[D]. 丁睿.哈爾濱工業(yè)大學 2019
[2]等離子體瞬態(tài)事故下CFETR氦冷固態(tài)包層電磁-熱-機械綜合分析[D]. 許青青.中國科學技術大學 2019
[3]基于ISIGHT的油船結構優(yōu)化技術研究[D]. 白澤坤.大連理工大學 2019
[4]GDC電極冷卻流道系統(tǒng)性能研究及優(yōu)化設計[D]. 江晟昊.西南交通大學 2019
[5]地震動搖擺分量對高柔結構地震響應的影響研究[D]. 黃瑋松.武漢理工大學 2018
[6]CFETR真空室設計模塊的研發(fā)[D]. 朱晨.中國科學技術大學 2017
[7]SZ系列真空泵常見事故分析與優(yōu)化設計[D]. 張肖麗.沈陽大學 2015
[8]CFETR遙操作轉運車的設計及其部件的分析優(yōu)化[D]. 程漢龍.中國科學技術大學 2014



本文編號：3372384