【摘 要】
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中国聚变工程试验堆(CFETR)项目的稳步推进,为我国独立自主、科学有效地开发核聚变能源确立了坚实的基础。针对CFETR电流更高、磁场更强的极向场磁体系统,需要设计长度更长、结构更为紧凑的极向场磁体馈线,它担任着为极向场磁体线圈提供电、液以及传输信号的首要任务,进而分析整条馈线系统在重力、电磁及温度等物理场共同作用的效果。首先,CFETR主机内部结构紧凑复杂,在超导磁体周围为PF磁体馈线分配了的安
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中国聚变工程试验堆(CFETR)项目的稳步推进,为我国独立自主、科学有效地开发核聚变能源确立了坚实的基础。针对CFETR电流更高、磁场更强的极向场磁体系统,需要设计长度更长、结构更为紧凑的极向场磁体馈线,它担任着为极向场磁体线圈提供电、液以及传输信号的首要任务,进而分析整条馈线系统在重力、电磁及温度等物理场共同作用的效果。首先,CFETR主机内部结构紧凑复杂,在超导磁体周围为PF磁体馈线分配了的安装位置,建立了比较均匀的空间布局。其次,按照PF磁体线圈的位置和馈线三大组成区域的工作环境,确立了馈线的走向,分别建立了各自横卧式的筒状结构;参照外压圆筒设计准则,分别确定了线圈终端盒盒体、杜瓦外过渡段馈线筒体和杜瓦内馈线壳体20mm、13mm和10mm的壁厚;为了阻隔外界的热辐射,建立了与外壳相对应的冷屏系统,为内部提供了相对恒定的低温环境。然后,设计了馈线内部超导母线、氦冷管道、诊断线管道及其支撑组件的结构。采用理论计算和ANSYS分析相结合的方法得到了 S弯合适的半径,确立了整条超导母线和管道最大80mm的缓冲变形范围。最后,按照CFETR工程多工况的设计要求,以PF6馈线为例,对整条壳体进行了结构静力学分析,得到了易被破坏的区域并进行局部强化;在重力场、电磁场和温度场耦合作用下,验证了每组超导母线200mm间距的安全性,得到了七组管道的最大变形量;对PF6馈线外壳进行了模态分析并得到了结构的各阶固有频率,根据地震烈度设计了外壳的水平加速度反应谱并验证了地震响应谱作用下的安全性。作为CFETR磁体系统至关重要的组成部件,对7组极向场磁体馈线进行了三维模型建立和多工况仿真分析,最终确定了合理可靠的极向场磁体馈线系统,为后期馈线结构加工制造提供了依据。图[43]表[19]参[82]
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