EAST托卡马克装置外冷屏的热负荷分析

外真空杜瓦冷屏 (简称外冷屏 )是 EAST超导托卡马克核聚变装置的重要部件之一 ,它在处于室温下的外真空杜瓦与运行在 4 .5 K温度下的超导线圈之间形成了一道隔热的屏障 ,以保证装置能够稳定高效的运行。文中运用有限元分析软件 ANSYS对外冷屏封头、中筒、底座的传热情况做了计算与分析 ,以得到在氦气入口处压强为 5 .2 bar,温度为 80 K的情况下 ,外冷屏低温面板的详细设计方案     

ITER极向场馈线系统冷屏初步设计

ITER极向场馈线系统采用冷屏以降低4K温区低温部件的热负荷。该文对极向场馈线冷屏的初步设计进行介绍,并计算了冷屏的热负荷。     

基于ANSYS的传导冷却超导磁体系统的热分析

在传导冷却超导磁体系统中,超导磁体与系统其它部分的温度平衡过程是依靠固体间的热传导来实现热量传递的。由于超导磁体和冷屏等低温部件冷却条件的差异,将导致磁体内部各处和冷屏不同部位的温度分布不均匀。分析研究超导磁体系统的低温温度分布状况,对于低温系统的热设计和磁体的温度裕度设计具有重要意义。文中借助于ANSYS有限元分析软件,建立了一个大口径传导冷却超导磁体低温系统的稳态三维热分析模型,仿真了超导磁体和冷屏的空间温度场,得到了传导冷却超导磁体低温系统的热分布规律。该分析结果对于大口径传导冷却超导磁体的低温系统设计具有重要的参考价值。     

对冷屏蔽结构设计的分析

空间冷屏是一种包裹在飞行器外的相变制冷装置,旨在提高近地高速飞行器的突防能力,防止其在近地轨道飞行时被红外探测器发现和拦截.为了实现弹道导弹在飞行中段的红外隐身效果,采用深冷介质相变制冷技术,建立了空间冷屏样机.对冷屏系统工作要求主要是:体积、重量轻、换热能力强、外表面维持低温时间长、外表面各点的温差小.分析了为达到以上几点在冷屏蔽系统设计中采取的几个措施.     

混合磁体超导线圈低温传输线冷屏的设计与分析

对于低温传输线,冷屏是其重要的结构。文中在低温传输线冷屏结构初步设计的基础上,对冷屏屏体材料进行比选,计算分析了低温传输线在80K温区的漏热量,并采用Solidworks软件,对不同厚度的低温传输线冷屏的温度分布进行模拟分析,完成冷屏的工程设计。     

CFETR极向场磁体馈线系统线圈终端盒初步设计与分析

介绍了中国聚变工程实验堆(CFETR)极向场线圈馈线系统终端盒(CTB)设计,CTB由外盒体、80K内冷屏、电流引线及超导母线、内部管路系统、阀门系统等子部件组成.利用ANSYS有限元软件,在运行工况和地震工况下对CTB外盒体及内冷屏进行结构强度校核、结构热分析和地震响应分析,得到CTB外盒体的位移、应力分布云图和在地...     

大型矩形铝冷屏研制

冷屏是加速器用低温恒温器重要的组件之一,大型恒温器采用铝制冷屏为安装调试提供了极大方便。本文阐述了加速器用低温恒温器大型铝冷屏的设计方法,详细介绍了冷屏的结构设计、热设计及数值模拟与计算,最后介绍了铝管与铝板的焊接结构设计,解决了铝管焊接在低温下容易产生低温冷漏的问题,为其它加速器低温恒温器冷屏设计和类似装置冷屏设计提供参考。     

ITER馈线系统CTB盒冷屏多层绝热结构传热性能的实验研究

线圈终端盒(CTB)是保证ITER装置可靠运行的关键部件之一,为磁体系统与低温车间、电源大厅、数据采集系统和低温控制元件提供4.5K的超低温工作环境。线圈终端盒(CTB)内部设有80K冷屏,以吸收室温环境对其内部工作空间带来的辐射热负荷,在杜瓦和冷屏中间,设有30mm的真空多层绝热夹层。首先采用量热法和称重法,对多层绝热试件进行了热性能测试,然后分别与理论分析和CTB原型件系统实验结果进行对比,得出了CTB盒中多层绝热结构的热性能参数,为下一步大规模生产提供了有力的技术支持。     

小型传导冷却低温系统热分析与实验研究

传导冷却型低温系统中,各结构组件间的热平衡过程是以固体间热传导的形式向制冷机实现热量传递。由于各冷却部件降温条件的差异,会导致系统内部温度分布不均匀,影响被测样品性能测量,需对系统结构开展热分析与实验研究。借助ANSYS软件,建立了小型低温系统三维模型并进行了热分析,结果显示,预期系统最低温度为2.38 K,冷屏最大温差不超过1.0 K,样品台最大温差不超过0.1 K。同时,采用一套2.2 W@4.2 K双级制冷机作为冷源,完成了低温系统降温与精准控温实验。实验结果表明,冷屏误差不超过1.5 K,样品台误差不超过0.01 K,与模拟分析结果吻合良好,满足系统要求,验证了传导冷却低温系统热分析方法的准确性以及实验装置测温的可靠性,为类似装置的热分析及其设计提供了参考。     

制冷机冷却型超导磁体杜瓦的研制

介绍了带制冷机冷却的超导磁体系统杜瓦的设计、制作及实验结果分析。杜瓦采用 4 0 K、10 K双制冷屏结构 ,其室温磁场孔径为 75 mm,长 4 15 m m。试验结果为 :液氦蒸发率为 0 .6 9升 /天 (在 2 0天连续试验期内 ) ,优于合同规定的指标 (2 .4升 /天 )。双制冷屏由一台双级 G- M制冷机冷却 ,工作时一级冷屏温度为 35 K,二级冷屏温度为 7.0 K。磁体系统的磁场强度为 3T,满足了用户的使用要求     

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EAST运行中的温度改变会导致磁体及冷屏产生形变和位移。为了测量此位移的变化,利用一个延长臂,把位移转移到较易测量的位置,然后采用直滑式电位器把位移变化转换成电压变化并测量出其值,最终转换成位移的变化值。该测量系统解决了EAST装置中磁体和冷屏位移测量的难题。     

基于EAST装置量热系统的 第一壁热负荷实验研究

通过测量EAST装置水冷系统的出入口冷却水的温差和流量，搭建了第一壁热负荷测量系统，实现了第一壁热负荷的分布测量。实验结果表明，在上单零偏滤器位形放电实验中，该系统测量的热负荷约占总注入能量的80%，其中，接近50%的热负荷沉积在上偏滤器区域。高的加热功率会使得第一壁热负荷更快上升。通过冷却水降温曲线拟合计算得出EAST装置上钨偏滤器水冷系统的热衰减时间约为下石墨偏滤器水冷系统的十分之一。     

EAST ICRF天线法拉第屏蔽的电磁分析

法拉第屏蔽是EAST 装置 ICRF天线的一个重要部件。鉴于法拉第屏蔽的结构安全性,通过运用有限元方法和公式对法拉第屏蔽在等离子体破裂和等离子体垂直位移事件两种工况下进行电磁和结构分析,获得了法拉第屏蔽在这两种工况下所受的电磁力、应力分布和变形情况。分析结果满足设计要求,并为法拉第屏蔽的结构安全性评估提供理论依据。     

EAST 装置电子回旋辐射二维成像系统的屏蔽优化

介绍了EAST 装置上的384 道(极向24 道径向16 道)的外差混频式电子回旋辐射成像诊断系统及其在EAST 及其复杂的电磁环境中的运行情况。在低杂波电流驱动期间,高灵敏度的电子回旋辐射成像系统受到严重干扰以至于无法提供正确的实验数据。通过优化系统各模块的接地、外加多层铜网屏蔽等措施,使得ECEI 系统屏蔽效能与改善之前相比提高了40dB,基本保障了EAST 装置上电子回旋辐射成像诊断的正常工作。     

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介绍了EAST装置上的384道(极向24道径向16道)的外差混频式电子回旋辐射成像诊断系统及其在EAST及其复杂的电磁环境中的运行情况。在低杂波电流驱动期间,高灵敏度的电子回旋辐射成像系统受到严重干扰以至于无法提供正确的实验数据。通过优化系统各模块的接地、外加多层铜网屏蔽等措施,使得ECEI系统屏蔽效能与改善之前相比提高了40dB,基本保障了EAST装置上电子回旋辐射成像诊断的正常工作。     

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介绍了EAST装置新型离子回旋加热(ICRH)天线电流带的设计结构。通过对电流带实际工况的计算得出电流带的工作温度分布,以此来模拟实际工作条件下电流带的热载荷承受能力以及对电流带结构的影响。论证了在实际工况热载荷条件(0.2MW)下,电流带辐射面温度及电流带整体结构强度满足设计要求。     

EAST装置离子回旋加热天线电流带热结构分析

介绍了EAST装置新型离子回旋加热(ICRH)天线电流带的设计结构。通过对电流带实际工况的计算得出电流带的工作温度分布,以此来模拟实际工作条件下电流带的热载荷承受能力以及对电流带结构的影响。论证了在实际工况热载荷条件(0.2MW)下,电流带辐射面温度及电流带整体结构强度满足设计要求。     

EAST低温系统又一新降温模式

EAST氦低温系统是EAST(Experimental Advanced Super-conducting Tokamak)先进超导托卡马克实验装置重要子系统之一;到目前为止,EAST已经成功进行了6次降温实验。第四次降温实验于2008年8月完成,这次降温实验与前几次降温实验很不相同。前3次的降温实验冷却磁体依赖四台透平膨胀机(透平A、B、C和D),透平B、C和D获得LHe去冷却PF和TF磁体、5&8对电流引线和busline到相应的温度。透平A用于制取80K的冷量冷却外冷屏。而此次降温是采用3台透平膨胀机(透平A、B和C),透平B和C与节流阀获得LHe去冷却PF和TF磁体、5&8对电流引线和busline到相应的温度。透平A还是用于制取80K的冷量冷却外冷屏。此次整个降温过程大概用了20天,比以前多耗时25%;文中给出了透平的启动过程、磁体冷却过程和一些操作经验。