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采用了TIG对核聚变用316LN奥氏体不锈钢进行焊接,并对焊接接头进行了焊后热处理,利用光学显微镜、扫描电镜分析手段研究了焊后热处理对焊接接头微观组织和力学性能的变化.试验结果表明,焊缝中为奥氏体组织,并未发现第二相析出物存在.焊后热处理对接头的拉伸性能影响不大,均断裂在母材位置,但显著提高了接头的延伸率.接头低温冲击试验也展现了良好的抗低温冲击性能.断口分析发现,接头呈韧性断裂.     

EAST超导托卡马克装置中的大型超导磁体技术

随着大型超导核聚变装置、超导储能装置、超导强磁场装置及高能超导加速器技术参数的不断提高,大型超导磁体的应用也在加速发展中.大型超导磁体的场强较高、储能较大,对导体的结构、磁体结构、绝缘结构、制造工艺等要求与通常小型超导磁体有很大的不同.本文旨在对国家重大科学工程项目"EAST(HT-7U)超导托卡马克核聚变实验装置"的大型超导磁体关键技术作一介绍.     

水冷陶瓷增殖包层第一壁电子束焊接的模拟分析

作为中国聚变工程试验堆(CFETR)的候选包层的水冷陶瓷增殖包层(WCCB)的结构材料为低活化铁素体/马氏体钢(LAFM),WCCB采用电子束焊接(EBW)技术实现连接。第一壁(FW)是WCCB的重要组成部分,在FW的EBW过程中,有多种焊接工艺可供选择。通过有限元模拟,比较了两种不同焊接工艺(第一种为每条焊缝的第一次焊接从FW的同一侧开始,第二种为每条焊缝的第一次焊接从前一次焊接完成的一侧开始)下WCCB的等效应力和变形情况。结果表明,第一种焊接工艺下的等效应力为1289MPa,第二种的等效应力为1286MPa。在焊缝表面上,第一种焊接工艺下沿焊缝的和垂直焊缝的变形量大于第二种下对应的变形量,这为FW焊接工艺的确定、工装设计等提供了有利依据。     

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对EAST偏滤器热沉冷却水过渡接头在等离子体破裂时受到的主要电磁载荷进行了分析计算,提出了新的过渡接头结构.通过新结构在极端载荷下的有限元分析以及开展的焊接预研和测试,对接头结构及制作方案进行了优化,最终完成了偏滤器热沉冷却水过渡接头的设计,并成功运用于EAST偏滤器热沉的改造中.     

超导磁体检漏真空室的设计与优化

对超导磁体CICC(Cable in-Conduit Conductor)检漏真空室的结构设计做了详细论述,并通过ANSYS有限元分析软件进行了分析和优化,详细论证了该结构的安全可靠性以及工程实用性。     

基于VC[WT2”HZ]++的绝缘自动包绕系统的设计

根据ITER校正场线圈的绝缘性能要求,基于VC++设计了一套绝缘自动包绕系统;通过对校正场线圈的形状尺寸进行分析,设计了包绕系统的机械结构;根据系统功能需求,选用STM8S单片机作为运动控制芯片; 为了获得良好的实时响应性能,上位机软件采用MFC进行开发,其包括两个模块:数据采集模块采集系统运行速度,并提供可视化窗口;控制模块根据系统输入与速度反馈,进行闭环运算,产生控制指令;实际运行结果表明,该系统能按照给定参数在不规则形状线圈上取得了比较均匀的包绕效果,绝缘性能达到国际ITER组织要求。     

CRAFT TF Dummy 线圈 VPI 模具设计与分析

环向场(Toroidal Field, TF) 线圈是聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT) 的重要组成部分, 由CICC(Cable in Conduit Conductor) 导体完成线圈绕制, 通过真空压力浸渍(Vacuum Pressure Impregnation, VPI)完成线圈绝缘处理. 在树脂浸渍线圈绝缘层, 随后进行较长时间的高温固化, 以完全固化整个绝缘层的树脂. 在浸渍和固化过程中,VPI 模具不仅承受线圈本身的载荷, 还要承受大气压力、 内部打压、 热变形等. 为了保证线圈绝缘质量, 采用 CATIA 软件对 VPI 模具进行3D 建模, 并对 VPI 模具进行了 Ansys Workbench 有限元软件分析与校核. 分析表明,VPI 模具的设计合理, 为工程设计提供了理论和实践依据.     

EMuS超导俘获线圈样机模型线圈的研制及测试

为了验证覆铝卢瑟福超导线缆的绕制工艺，在实验型μ子源(EMuS)超导俘获线圈样机正式生产前，须完成截面相同的300 mm短样模型线圈的研制和测试。本文介绍了EMuS超导俘获线圈样机模型线圈绕制生产线搭建、线圈绕制、线圈装配和VPI等工艺流程，并对VPI后的模型线圈进行了切割取样和测试，结果表明：模型线圈切片的线缆排列整齐、紧密，无气孔、干绝缘等缺陷；绝缘的电学性能和机械强度满足设计要求，模型线圈的绕制工艺满足EMuS超导俘获线圈样机制造的工程需求。     

未来聚变工程实验堆真空室1/32段扇区焊接分析

对未来聚变工程实验堆真空室1/8 段预研计划中第一个1/32 扇区的焊接过程进行了分析。数值模拟采用固有应变法，比较并设计了1/32 段扇区的焊接工装，同时对焊接形变趋势和形变量进行了预测。焊接过程中控制点的偏移反映了1/32 段扇区整体的形变趋势和形变量与数值模拟结果相符合，焊接工装的设计与焊接过程中预补偿的应用有助于提高1/32 段的制造精度。     

CFETR1/32真空室机加工件的激光测量研究

在1/32真空室部件后期机加工时，采用激光跟踪仪对工件进行测量，从而解决了其在机床平台上定位基准的问题。在工件安放在机床平台后，首先通过测量拟合出工件的设计坐标系，确定其装配基准点；其次在工件外部加工出具备XY、YZ、XZ三正交平面特征的辅助标准块，建立机床坐标系；然后使用激光跟踪仪同时测量工件和辅助标准块，确定工件与辅助标准块的相对位置关系；最后机床以辅助标准块作为定位基准来完成工件的加工。使用该方法已完成两个1/32真空室部件的加工，并且加工精度在公差要求范围之内，验证了该方法的合理性和可操作性。