ITER轴向绝缘子性能测试研究

对ITER高性能氦气密复合材料轴向绝缘子的性能作了全面的试验测试研究分析,并简单的介绍了一下绝缘子的结构和工艺设计。试验测试结果表明:绝缘子能够承受室温到液氮温度50次冷热循环冲击,耐电压等级56kV、耐气压4MPa、耐拉压2000N、耐弯矩100Nm、耐扭矩100Nm的参数要求。绝缘子在电绝缘性能、机械性能、热冲击性能和气密性方面都能满足ITER磁体系统的技术要求。     

ITER轴向绝缘子结构设计与分析

用有限元法对ITER装置磁体系统的高性能氦气密复合材料绝缘子的结构设计进行电场分析和力学性能分析。分析结果表明,绝缘子能够承受耐电压56kV、耐气压4MPa、耐拉力2000N、耐弯矩1000Nm、耐扭矩100Nm的技术参数要求;同时热应力分析结果表明,与外力作用的影响相比,热应力是影响绝缘子性能的关键因素;绝缘子在拉力、弯矩和扭矩受力下发生变形的是金属部分,外力对绝缘部分的影响不大。     

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用有限元法对ITER装置磁体系统的高性能氦气密复合材料绝缘子的结构设计进行电场分析和力学性能分析。分析结果表明,绝缘子能够承受耐电压56kV、耐气压4MPa、耐拉力2000N、耐弯矩1000Nm、耐扭矩100Nm的技术参数要求;同时热应力分析结果表明,与外力作用的影响相比,热应力是影响绝缘子性能的关键因素;绝缘子在拉力、弯矩和扭矩受力下发生变形的是金属部分,外力对绝缘部分的影响不大。     

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为了解不同氦气状态对超导托卡马克室温绝缘子电性能的影响,建造了室温绝缘子氦气状态下电性能测试平台.利用该平台,在静态氦气和氦气流速为0.65g·s?1状态下进行了室温绝缘子高电压-漏电流实验.实验结果表明,两种氦气状态下室温绝缘子均满足使用要求.     

低温高强度复合材料绝缘子的研制和性能测试

在EAST全超导核聚变实验装置中,绝缘子担负着超导磁体冷却回路和带电回路之间的绝缘重任,是保证超导磁体稳定运行的关键部件,EAST装置进行放电实验时绝缘子必须承受4.2K低温、高氦气压(5MPa)和高电压环境的多重考验。文中介绍了一种使用环氧树脂和玻璃纤维复合材料制作的高强度绝缘子的研制工艺,并对该绝缘子在室温和低温下的机械性能测试、冷热循环测试、耐氦气压测试和电绝缘性能测试进行了详细的介绍,一系列测试结果表明,该类型绝缘子能满足EAST复杂条件下的绝缘性能要求。     

氦气状态对超导托卡马克室温绝缘子电性能影响实验研究

为了解不同氦气状态对超导托卡马克室温绝缘子电性能的影响,建造了室温绝缘子氦气状态下电性能测试平台。利用该平台,在静态氦气和氦气流速为0.65g•s^-1状态下进行了室温绝缘子高电压-漏电流实验。实验结果表明,两种氦气状态下室温绝缘子均满足使用要求。     

高压氦气平行极板击穿电压实验研究

为获得高温气冷堆核电站电气设备绝缘设计所需基础数据, 本文设计了一套测量高压氦气绝缘性能的装置. 利用该装置进行了15-20 ℃, 0.1-7 MPa氦气, 间距0.25, 0.35, 0.5 mm平行极板击穿实验. 实验表明: 氦气的绝缘性能远低于空气; 气压越高, 氦气的击穿电压越大, 3.0 MPa氦气的击穿电压与常压空气基本一致; 根据低气压实验数据和巴申定律推导的公式, 在高气压下计算值偏大, 且偏差随着气压和间距乘积的增大不断增大; 提出了可计算0.1-7 MPa氦气击穿电压的简易公式, 同时修正了高气压氦气的巴申公式, 并进行了理论分析.     

极紫外与软X射线用非晶碳膜全反射镜的研究

用高真空磁控溅射设备分别在工作气压为0.40Pa和0.67Pa下制备了非晶碳膜全反射镜样品,利用X射线掠入射反射测量了膜层厚度、粗糙度和膜层密度,用原子力显微镜测量了样品的表面粗糙度,用同步辐射测量了不同工作气压下制备的非晶碳膜全反射镜的反射率,并对测量结果进行了分析讨论.测试结果表明:在0.40Pa工作气压下制备的非晶碳膜反射镜的性能优于在0.67Pa工作气压下制备的反射镜的性能,在掠入射角小于4.5°时,非晶碳膜全反射镜在5nm以上波段有比较平坦的高反射率,在波长小于5nm波段,反射率急剧下降.     

辉光放电触发赝火花开关的时延及抖动特性

 设计了一种辉光放电触发赝火花开关,对其时延和抖动特性进行系统研究。研究了开关时延、抖动与辉光放电电流、气压、触发电压及阳极电压的关系。当辉光放电电流小于0.30 mA时,开关无法触发导通;当电流为0.35~0.60 mA时,随辉光放电电流的增大,开关时延、抖动减小;当辉光放电电流为0.60 mA时,开关时延、抖动基本不变,出现饱和。当氦气气压低于6 Pa,开关难以触通,与理论计算值6.95 Pa吻合;当氦气气压为6~12 Pa时,开关的时延、抖动随气压的升高而减小;气压为12~30 Pa时,开关工作在比较稳定的状态。当触发电压小于3 kV,开关难以触通;随着触发电压的增大,开关时延、抖动减小;当触发电压大于5.3 kV,开关时延、抖动基本保持不变。开关在稳定工作条件下,阳极电压在8~25 kV范围内变化时;开关时延基本不变。     

中国 HCCB-TBM 氚增殖球床热工水力学特性数值模拟

基于 CFD 软件平台,针对中国 HCCB-TBM 氚增殖区球床热工水力学特性开展 3 维数值模拟研究。 依据 ITER 实际运行工况给出吹氚氦气和结构冷却剂氦气在硅酸锂球床内的流动与传热特性,获取球床内详细的 速度分布、温度分布和压力降。计算结果表明：圆球的排列方式影响球床内氦气流场和球床的最高温度;ITER 运行工况下 HCCB-TBM 增殖区硅酸锂小球及其壁面的最高温度不会超过设计温度。研究结果为增殖区热工水力 学方案的设计验证和下一步开展实验提供参考。     

ITER气体注入系统汇集管道现场安装阶段的检漏方案

根据ITER设计真空手册泄漏检测的要求,提出了ITER气体注入系统汇集管道在现场安装阶段的检漏方案。对汇集管道内管的检漏采用真空氦喷吹法进行,按照窗口小室的焊接顺序,每完成一个窗口小室内的焊接就进行一次检漏。对内管检漏所需要的最长抽气时间和最长反应时间进行了评估。结果表明,单次检漏的抽气时间在30min以内,检漏的反应时间在10min以内。对汇集管道包容管的检漏采用正压氦吸枪法进行,在包容管所有焊接均完成后一次性进行检漏。     

Ti-2Al-2.5Zr合金He离子辐照效应研究

 在Ti-2Al-2.5Zr合金中注入能量为75 keV的He离子，注入剂量分别为5×10¹⁶cm^-2，1×10¹⁷ cm^-2。通过显微硬度测量和剖面电子显微观察，研究了He离子对Ti-2Al-2.5Zr合金力学性能和显微组织的影响。结果表明:样品的显微硬度随He离子注量的增加而升高，在温度为350和550 ℃的Ar气中退火后硬度有所下降。剖面电子显微观察发现有位错环和He气泡生成，退火后He气泡有长大、缺陷有回复的趋势。辐照产生的位错环是辐照后硬度升高的直接原因，其退火发生回复又引起硬度随退火温度的升高而降低。     

真空丧失条件下液氦容器安全性试验

真空丧失对液氦容器的安全性是一大威胁,可能会造成十分严重的后果。通过试验,利用氦气及空气作为介质,对低温液氦容器在真空层发生泄漏情况下的漏热进行了研究。结果表明,多层绝热结构对于真空遭到破坏后的液氦容器能够起到一定的保护作用,而渗入到真空绝热层中气体的性质对于最终漏热情况也有影响,发现空气的“破坏力”明显小于氦气。     

间隙绝缘电极辉光放电实验观察

实验研究了 ITER H₂/He 辉光放电壁处理(GDC)系统的电极合理的间隙绝缘参数及标定辉光过程中 沉积在电极头部的热负载。进行了 H₂/He 击穿电压特性试验,在 ITER GDC 预期的壁离子电流密度条件下研究了 H₂/He 辉光放电电压和试验电极上热负荷与压强的关系、试验电极启辉耐受特性、试验电极温度与热负荷的关系 以及在不同区域辉光放电的气压特性。介绍了 H₂/He 放电期间在电极及其附近区域的溅射和沉积的检测结果以及 对间隙绝缘的影响。为 ITER 辉光放电壁处理系统的设计和运行提供参考。      

ITER TF超导体焊缝的氦质谱气密性检测

国际热核聚变实验反应堆(ITER)磁体环场线圈TF导体采用CICC(cable in conduit conductor)导体结构,其导管为316LN型不锈钢套管。文中针对ITER项目对导体气密性要求,主要介绍了超导体导管焊缝的氦质谱气密性检测技术方法、检测系统、检测流程和漏率计算。