iter纵场磁体超导馈线系统线圈终端盒的设计与分析

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1、捅要国际热核聚变实验堆ITER(InternationalThermonuclearExperimentalReactor)是一个建造可自持燃烧的超大型超导托卡马克核聚变实验堆的国际合作项目。其中，线圈终端盒CTB(CoilTerminalBox)作为ITER馈线系统的主要部件之一，担负着为磁体馈线系统中的管、缆、线分别与低温车间、电源大厅以及数据收集系统的相连提供接口和屏蔽保护的作用，它的结构设计和制造质量对于馈线系统、乃至整个ITER装置能否正常运行，起着十分重要的作用。本文首先简要介绍了世界及我国的聚变能研究情况、ITER

2、计划及ITER主要构成。其次根据工程和物理的要求，介绍了纵场磁体馈线系统的结构设计准则，并完成了纵场磁体馈线系统CTB相关重要部件的概念设计，主要包括盒体、内部布管、真空隔断、泄爆阀、测压管、冷屏和一些内部辅助支撑等结构的初步设计，设计涉及到机械结构、低温传热学、电磁学、真空及材料等多学科方面的知识。接着详细论述了CTB盒体、真空隔断以及内部支撑的结构设计，并根据纵场磁体馈线系统的实际运行特点，采用有限元方法，对设计结构进行全面校核，获得相应的应力分布云图及位移分布云图，且以此为依据确定或优化CTB的结构。分析结果表明外盒体、冷

3、屏支撑和电流引线支撑的设计是合理可靠的。而由真空隔断的结构分析可看出，冷却管收缩会导致真空隔断的底部应力超过许用值，为了减小应力，在冷却管上加了一个弯管结构，目的是让它吸收一部分冷收缩变形，在进一步的有限元分析中，也证明了这样的结构优化是合理有效的。真空隔断的设计关键在于iaeket，以增加传热路径的方式增加热阻，可减少外界对真空隔断内部氦管的传导热和辐射热，真空隔断的热分析也进一步证明了jacket设计的可行性。本课题的研究结果对CTB的研制奠定了技术基础，为ITER其余馈线上的CTB的设计分析提供了经验，可使CTB能尽早安全

4、可靠地在ITER上运行。图【80】表【7】参[60】关键词：ITER；CTB；结构设计；有限元分析中图分类号：TL371ducts，pipes，linesofthemagnetfeedersystemandthecryo-plant，thecurrentsourcehall，thedatacollectionsystemrespectively．ThestructuraldesignandmanufacturingqualityofCTBwilldirectlyaffectthenormaloperationofTFfeeder

5、，andwhatismore，itwillalsoaffecttherunningoflTER．Firstly,thethesisintroducesthestudyconditionoffusionenergyhomeandabroad，aswellasITERschemeanditsmainstructuresbriefly．Secondly,accordingtotherequkementsoftheproject,thethesisstatesthestructuraldesigncriterionof'ITfeeder

6、system，andconceptualdesignsforsomeimportantpartsofTFfeederCTBhasbeenfinished，includingthechamber,internalpipes，vacuumbarrier,overpressurereleasevalve，pmssuretapingsfcedthru,thermalshieldandsomeinternalauxiliarysupports．Thedesignrelatestothemechanism，cryoconduction,el

7、ectromagnetics,vacuumtheory,“materialogyandmanyothersubjectsofknowledge．Thirdly,thestructural&signofCTBchamber,vacuumbarrierandinternalsupportsarestatesindetail．AndbasedontheactualoperationconditionofTFfeederCTB，aseriesofoverallcheckarecarriedoutforthekeyparts谢tllthe

8、helpofFEAtechnique，thustheachievedresultsofstressanddisplacementdistributionprovidetheoreticalbasisforthedeterminationorfurtheropti