CFETR 磁体支撑初步概念设计

描述了中国聚变工程实验堆(CFETR)磁体支撑系统的初步工程概念设计，介绍了纵场(TF)磁体支撑 和极向场(PF)磁体支撑的结构设计。用解析法和有限元法对磁体支撑进行了初步的分析。分析结果表明，该设计基本满足磁体支撑的要求。     

100kA超导变压器的电磁分析

为测试与认证CFETR和未来聚变堆用高性能、大电流的大型超导导体,设计了一套超导导体测试装置所需100k A级超导变压器。变压器的初级绕组采用直径为0.87mm的单根Nb Ti股线绕制,总匝数为4,290匝;而次级绕组采用ITER校正场CICC导体同轴绕制于初级绕组外部,总匝数为4匝。详细介绍了超导变压器的主要设计参数;并通过有限元软件完成了电磁回路耦合、电磁场、电磁应力等相关电磁分析。结果表明:参数设计符合要求、超导变压器能安全稳定地运行。     

先进超导导体测试装置设计分析

针对聚变工程大型超导导体样品在高场下的性能测试需求,设计了内径0.6m、磁场13T的背景磁体系统。磁体系统由6层12个分离式超导线圈组成,线圈采用常规的螺线管结构,由外至内分别使用NbTi、Nb3Sn和YBCO三种超导材料绕制而成;在直径500mm的测试区域范围内产生最高达13.22T的背景磁场,均匀性不低于95%。介绍了磁体线圈主要设计参数,用有限元软件完成电磁、结构分析。结果表明,设计合理可靠,能够满足导体测试装置的需求。     

CFETR内冷屏结构方案初探

基于现有冷屏结构,结合 CFETR 聚变堆装置的结构特点,提出了一种沿冷却板厚度方向钻冷却通 道的深孔结构方案。对内冷屏各部件设计了并联加串联的特殊流道,采用有限元法计算了该方案内冷屏各部件的 温度分布。结果表明,采用深孔法冷却方式,冷屏温度分布更均匀,降温效果更好。在输出辐射功率相近的条件 下,深孔法的冷却方式可将表面辐射率上限由 0.05 提高到 0.075,能用低表面辐射率和低活化性材料如铬和钨元 素作为冷屏表面涂层替代银涂层。     

聚变堆用堆叠型REBCO超导股线的交流损耗特性研究

制备了一种面向聚变堆磁体用的堆叠型REBCO超导股线，采用电测法，用锁相放大器及数字采集卡对液氮环境下该种超导股线的传输损耗进行了测量。基于H公式对股线传输损耗进行了有限元模拟，并与实验值、理论值进行了对比，工频下不同加载电流幅值下实验值与仿真值的平均差异为16.2%,验证了实验结果，为进一步研究更复杂情况下堆叠型REBCO超导股线的交流损耗提供了参考。     

堆叠型REBCO超导股线的横向抗压特性研究

采用2mm宽REBCO超导带材，通过堆叠、圆化和拉拔等成型技术制备了多种规格的堆叠型股线，并利用试验手段研究了不同结构股线的横向抗压性能。经研究发现，超导股线在带面方向的抗压性能最好，侧面方向最差。而对比测试表明，股线带材和铜带的分布对其抗压性能影响不大，增加包壳壁厚可提高股线的抗压性能，而增大股线直径，可部分改善抗压能力，但股线扭转则会降低其抗压效果。