ITER超导母线结构设计与分析

国际热核试验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,简称ITER)采用超导母线(Superconducting Busbar)连接磁体线圈和电流引线,传递整个磁体系统所需的电流.本文就ITER超导母线的绝缘、固定以及结构设计进行阐述,并通过有限元分析法对结构进行分析,为最终结构的确定提供理论依据.     

ITER结构冷却馈线有限元分析

阐述了ITER结构冷却馈线的设计。运用有限元法对冷却馈线进行静力分析及地震分析,校核了馈线的应力及变形情况,验证了馈线结构设计的安全可靠性。     

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用ANSYS有限元软件计算了等离子体破裂时真空室上的涡流、电磁力和应力。有限元模型包含了基本的第一壁部件,以更加准确地研究真空室在瞬态电磁力作用下的结构强度。结果表明,高场侧靶板和内靶板带给真空室较大瞬时应力,但真空室的结构强度仍然满足强度要求。分析可校核和改进第一壁部件的结构设计。     

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根据ITER装置对CTB盒技术性能的要求,对CTB盒中冷屏的支撑部件进行了结构和传热的分析和设计。对结构形式的选择、结构强度的理论计算和支撑结构总的热损失进行了设计和计算,用ANSYS软件对该结构的非线性接触结构-热耦合问题进行了仿真分析。研究结果表明,球支撑结构既能够满足系统对支撑的结构安全要求,在有压接触情况下的漏热量符合ITER设计文集的规定。     

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对由埋管引起的面对等离子体第一壁热沉冷却结构冷却效果的下降进行了实验测量与数值模拟。在相同加热源条件下,比较了热沉内光孔、埋管打压胀管及高温真空埋管钎焊三种工艺实验件的换热效率,并与数值模拟的结果进行比较,确定了合理的计算模型和参数。对高场测的热沉原型件,比较了埋管打压胀管和高温真空钎焊连接换热效率,为EAST热沉冷却结构优化提供了依据。     

ITER TF线圈馈线系统地震动响应分析

对TF线圈馈线系统做了地震响应分析。利用ANSYS有限元软件对一个TF线圈馈线系统进行了模态分析与响应谱分析,得到了在地震载荷下的峰值响应(应力和位移)。最后,根据ITER磁体结构设计标准,对系统的最大Tresca应力进行了评估。结果表明,TF线圈馈线系统满足SC1抗震等级的要求。     

KTX真空室支撑焊接设计及有限元分析

提出了一种KTX 真空室支撑焊接方案,并利用有限元方法模拟计算了焊接温度场分布及焊接残余应力场分布。通过理论分析和有限元分析相结合的方法,对焊缝结构进行了强度分析。分析结果验证了焊接结构的可靠性,并为真空室支撑结构的焊接工艺提供了理论依据。     

“测不准原理”的多课程融合教学实践

本文使用相同的数学方法对多个课程中测不准原理进行推导证明,并着重分析和比较了多个测不准原理研究对象、物理意义的区别与联系．     

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介绍了EAST超导托卡马克偏滤器的最新冷却模块结构。利用FLUENT有限元软件对不同参数下的模型进行了稳态热分析,定量研究了冷却模块换热能力随各参数的变化规律。针对EAST装置给出了初步优化的参数范围,为水冷钨铜偏滤器的设计制造提供了参考。这对于托卡马克装置及聚变堆偏滤器研究具有十分重要的意义。     

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根据能量方法原理,通过单位力法和卡氏定理分析方法,理论计算得出了给定位移变形条件下沿S弯的弯矩、应力分布.分析表明,沿S弯结构的应力主要由热收缩变形产生,但重力影响也不可忽略,考虑重力影响后沿S弯最大应力较不考虑重力时增大了10％.根据该理论原理编程计算发现,在S弯高度受限的条件下,圆弧段半径越小,结构最大应力越小,实际没计中可根据强度要求结合加工工艺选择合适的圆弧半径.该分析方法为有效优化结构设计提供了理论指导.