cfetr中心螺线管线圈结构设计和电磁的分析

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1、UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster’SdegreeStructuralDesignandElectromagneticAnalysisofCFETRCenterSolenoidAuthor’SName：ShanhuanZhaoSpeciality：NuclearScienceandEngineeringSupervisor：Prof．YuntaoSongFinishedTime：May6m，2014槲黼⋯⋯胱一?Y幽258煳9783本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师

2、指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：签字日期：丝逃刍—业中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的

3、内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。口公开口保密(——年)作者签名：磁煎氐—～作者签名：谊整蕴坐起签字日期：切棚舀‘瑕j盟导师签名：签字日期：主盟喾}_皇蚁摘要中国聚变工程实验堆CFETR是即将由我国自主研制、物理和工程参数介于ITER和DEMO之间的托卡马克实验堆，对我国未来实现商业核聚变反应堆具有重要意义。中心螺线管是CFETR的核心部件之一，对等离子体的产生、成形和稳定运行起到关键作用。本文对CFETR中心螺线管以及相关的支撑结构、预紧结构设计作了较为详细的描述，并为验证其安全性和合理性进行了较为完整的电磁和结构分析。本文

4、首先使用ANSYS有限元分析软件对CFETR超导磁体系统进行了在ITER．1ike、Super．X以及Snow—flake三种不同的磁场位形下的二维和三维电磁分析，得到了CFETR在稳态电流工况下的磁感应强度和电磁力的大小和分布，所得磁场的峰值达到了11．89T，结果较好地满足了设计所要求的理论值。通过电磁分析所得到的电磁力结果为中心螺绩管的结构分析提供了重要的载荷。同‰，‘i”、时还对中心螺线管进行了三维瞬态电磁分析，得到了瞬态电流工况下的涡流、电磁力和焦耳热等结果，为进一步进行结构和热分析提供了重要载荷条件。本文使用ANSYS对CFETR中心螺线管线圈

5、及其相关结构(包括预紧力结构、下部支撑结构、上部对中结构以及绝缘板等)进行了较为详细准确的有限元建模，并利用电磁分析所得的电磁力结果对上述结构进行了详细的电磁一结构耦合有限元分析，得到了中线螺线管以及相关结构的应力和位移等结果。在电磁一结构耦合分析的基础之上，采用保持预紧力载荷不变、改变预紧板径向厚度的方法对预紧力结构的关键部件预紧板进行了优化分析。上述所得结果较好地满足了设计准则的要求，从而验证了CFETR中心螺线管结构设计的安全合理性。关键词：CFETR中心螺线管预紧结构FEA预紧板优化AbstractABSTRACTCFETR(ChinaFusion

6、EngineeringTestingReactor)projectisaTokamakexperimentalReactorwhichisdesignedbyChinaindependently．ItsphysicsandengineeringparametersaredesignedbetweenITERandDEMO，andofgreatimportancetotherealizationofChina’Sfuturecommercialfusionreactors．Centralsolenoidisoneofthecorecomponents．ofC

7、FETR，andplaysakeyroleinproducing，formingandstableoperationofplasma．ThispapermadeadetaileddescriptionforthestructuraldesignofthecentersolenoidofCFETRanditsassociatedsupportsandpre．compressionstructures．Electromagneticandstructuralanalysiswasperformedtoverifyitssafetyandrationality．

8、Firstly,two．-dimensionalandthree·