低温接收机的应用及结构设计要点

介绍了低温接收机应用场合,真空罩组件及主要部件的结构设计要点和计算方法.     

CSNS/RCS中的阻抗和束流不稳定性

中国散裂中子源（CSNS）的快循环同步加速器（RCS）是一台强流质子加速器,其束流平均功率达到100 kW。在此强流加速器中,真空部件的阻抗是引起束流不稳定的主要原因,它严重限制了束流强度及品质。对CSNS/RCS设计中的各种真空部件阻抗进行了详细计算,并以计算结果为出发点,理论分析了各种不稳定性强弱,确定了各种不稳定性发生的阻抗阈值,为真空部件结构设计提供了参考。对比较严重的电阻壁阻抗,采用阻抗壁尾场模型进行跟踪模拟,得到不稳定性增长率与理论计算值符合较好。自然色品有助于束流稳定,加入自然色品后模拟,电阻壁不稳定性消失。     

高温超导电缆终端恒温器研制

高温超导电缆终端恒温器是高温超导电缆终端系统的重要组成部分,其长期可靠稳定的运行将为整个系统的良好运转奠定坚实基础.文中对成功研制的高温超导电缆终端恒温器进行了详细介绍,包括技术指标及相关要求、总体结构、关键技术、热负荷分析与计算等.试验表明,高温超导电缆终端恒温器结构设计合理、操作方便;大口径可拆法兰低温真空压力环境下的密封技术得到突破、密封性能良好;低温液体输送管道承插密封结构设计新颖、满足工作要求.热负荷的分析与计算为高温超导电缆制冷系统所需冷量的确定提供了依据,同时也为终端恒温器的进一步优化指明了方向.     

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通过计算得出EAST快动探针交换装置所用材料的理论厚度,运用CATIA绘图软件建立交换装置4mm盒形和筒形结构设计模型。将模型导入ANSYS软件进行前期处理和网格划分,运用有限元法对模型进行整体强度分析,获得了最大应力和应变数据。通过增加设计壁厚,建立了5mm不带加强筋筒形和盒形结构进行了有限元分析。通过对分析结果的优化和比较,得到5mm筒形不带加强筋方案的最大应力和应变最小,结构设计最优。最后,对模型制造了预研件并进行真空捡漏测试,测试结果满足设计要求。     

LNG大型储罐角保冷块处温度场的有限元分析

角保冷块的结构设计是大型储罐绝热结构设计的关键点所在。采用ANSYS软件,对大型LNG储罐角部的温度场分布进行了有限元分析。根据其计算结果对角保冷块的设计进行了分析和讨论。     

EAST超导托卡马克冷屏结构与受力分析

EAST是一个全超导磁体系统的托卡马克实验装置,超导纵场和极向场磁体工作在4K温区下。在磁 体和其它发热部件之间布置有冷屏系统,以减少作用到所有低温冷质部件上的热载,将其保持在最低水平。该系 统包括真空室冷屏(内冷屏)和外真空杜瓦冷屏(外冷屏)两部分。在分析了冷屏低温运行时所受热应力以及等离 子体破裂时所受电磁载荷的基础上,运用大型有限元分析程序NASTRAN,对其不同载荷状况进行了数值计算,为其 结构设计与优化提供了理论依据。     

氩等离子体真空紫外光辐射属性的计算

基于局部热力学平衡和等温球体假设,考察了氩等离子体的连续谱辐射(复合辐射和轫致辐射)和线谱辐射,计算了不同球体半径R_p条件下氩等离子体在0.1 MPa、5000~25000K条件下的全谱、真空紫外光谱和非真空紫外光谱的净辐射系数;着重分析了真空紫外光在全谱中的占比以及各种辐射机制对真空紫外光的作用。结果表明:当R_p=0mm时(不考虑自吸收),真空紫外光在全谱中的占比大于94.8%,线谱是其主要的辐射机制;当R_p增大至1mm时,真空紫外光强烈的自吸收使其占比有所减小,但在高于17000K时仍然大于80%,同时连续谱在真空紫外光中的作用变得重要;所得计算结果与其他研究者的计算结果和实验结果均吻合良好。     

热阻对液氮冷屏性能的影响研究

超导元件需用液氦降温至极低工作温度才能实现超导性能,液氦温区仅靠真空多层绝热方式无法达到理想绝热效果,采用液氮冷屏隔断液氦和环境之间的传热,能够有效降低液氦系统蒸发损失和液氦用量。为研究热阻对液氮冷屏传热特性的影响,建立了液氮冷屏热阻模型,通过理论传热计算得到了不同热阻与冷屏板温度及传热量之间的关系,利用数值模拟软件对不同热导率材料和不同板厚下冷屏板的温度分布进行了分析。结果表明,最不利热阻为接触热阻和导热热阻,采用高导热系数材料及适度增加冷屏板厚度有助于提高冷屏板温度分布的均匀性,减小接触热阻和冷屏板表面发射率有助于提高冷屏隔热性能,为改善冷屏热屏蔽效果提供依据。     

合肥先进光源储存环初步物理设计

我国最近立项建设的合肥先进光源将是一台软X射线与真空紫外衍射极限储存环光源,其电子束能量为2.2 GeV,周长为480 m,束流自然发射度为86 pm·rad,共有20个长直线节和20个短直线节。介绍了目前合肥先进光源储存环物理设计的进展情况,包括磁聚焦结构设计与优化,束流注入和集体效应的模拟与计算。     

ITER送气系统穿透结构设计

介绍了作为ITER气体加料系统关键技术之一的管道穿透结构的设计工作进展,给出了偏滤器窗口延伸部分和低温冷屏以及上窗口延伸部分和环向真空封闭法兰的管道穿透结构设计和初步分析结果。     

中国聚变工程实验堆真空室超压保护系统中爆破片的选型与计算

参照相关标准,对聚变装置真空室超压保护系统(VVPSS)中爆破片进行了选型。结合VVPSS的工作要求,完成了爆破片的设计计算,初步得到爆破片直径为882mm,厚度为1mm。利用有限元分析软件对多种型号爆破片进行结构分析比较,最终选用了反拱环向开缝型爆破片。对最终选定的爆破片进行优化设计,使其达到设计要求。     

放射性次级束流分离器真空系统的压力分布

放射性次级束流分离器是强流重离子加速器装置中,连接增强器和高精度环形谱仪的束流输运线,用于传输重离子束流以及放射性次级束流。为了满足束流传输的要求,并维持相连增强器和高精度环形谱仪的极高真空,放射性次级束流分离器真空系统的平均压强应低于5×10-7 Pa。因此,需要验证真空系统设计方案的可行性,以及设计方案能否满足要求的压强范围。通过现有的同步储存环CSRm中的真空计监测数据以及软件BOLIDE的模拟结果对比,对真空压力计算软件VAKTRAK的使用方法和计算结果进行验证;采用VAKTRAK模拟计算不同真空参数下（流导、出气率以及泵速）放射性次级束流分离器真空系统的压力分布。根据计算结果,放射性次级束流分离器真空系统的平均压强可以达到1.79×10-7 Pa （H₂）,满足物理实验和工程设计的要求。通过模拟计算结果,放射性次级束流分离器真空系统的设计方案的可行性得到验证,系统设计的真空度满足要求。HIAF Fragment Separator(HFRS) is connected with Booster Ring(BRing) and Spectrometer Ring (SRing) in the HIAF and used to transfer the ion beams and radioactive secondary beams. To satisfy the requirements of beam transmission and maintain the extremely high vacuum of BRing and SRing, the average pressure of HFRS vacuum system should be lower than 5×10-7 Pa. Therefore, the feasibility of the design scheme and whether the design scheme would fulfill the required vacuum range or not should be verified. Based on the measured data on the current sychrontron CSRm and the simulation results of BOLIDE, the calculation results of VAKTRAK are verified and then VAKTRAK is used to calculate the pressure profiles of different parameters(such as the conductance, out-gassing and pumping speed) for HFRS. According to the calculation results, the average pressure of HFRS vacuum system could be 1.79×10-7(H₂) which achieves the required pressure for physics experiments and engineering design. According the calculation results of this paper, the feasibility of the designed HFRS vacuum system has been verified and the design of system satisfies the vacuum requirements.     

EAST ICRF����֧�Žṹ��������

鉴于EAST ICRF天线真空密封性和基于实验移动的要求,可移动支撑被设计用来支撑ICRF天线前部重量。通过理论计算公式对天线支撑结构进行计算,给出了不同截面尺寸、不同移动距离下支撑杆应力和变形情况。用有限元分析方法进行分析,分析结果和理论公式计算结果非常相近,满足设计要求。计算结果为支撑杆优化设计提供理论指导,计算方法为同类装置的支撑结构提供有益的借鉴。     

球环型氚生产聚变堆概念设计

先进的球环型氚生产聚变堆是聚变能发展的中间应用产物。与传统托卡马克氚生产堆不同，在设计中利用了球形环的先进等离子体物理性能，并具有紧凑的结构特征，尽量利用真空室内的空间安置氚生产包层以减少氚泄露而增加氚增殖率，达到年生产富余氚lkg的目的，相应的堆利用因子为40％。在二维中子学计算的基础上，提出了ST-TPR的初步概念设计．为下一步更详细具体的概念设计提供了直接的依据和重要的参考价值。     

球环型产氚聚变堆中子学分析

对球环型产氚聚变堆概念设计中的中子学设计进行了计算分析。此设计利用了球形环的先进等离子体物理性能和紧凑的结构特征,并尽量利用真空室内的空间安置氚生产包层以减少氚泄漏而提高氚增殖率,达到年产氚量1kg的目标。2D中子学计算得到的氚增殖率高于1．68的设计是其它类似设计没有达到的,进一步体现出球环型产氚聚变堆的先进性。     

Effect of Ta buffer layer and TaO x barrier thickness on the evolution of the structural and magnetic properties of the Fe/TaO x /Co trilayers

Fe/TaO _x /Co trilayers were grown on Si(100)/SiO₂ substrates and on tantalum buffer layers by a high vacuum magnetron sputtering system. The effects of both Ta buffer layer and tantalum-oxide barrier layer thickness on the structural and magnetic properties and the coupling of the ferromagnetic layers have been studied. It was observed that Ta improves the structural properties of the Fe layer resulting in an increased coercive field. For a barrier thickness of 4 nm a weak decoupling starts to appear between the ferromagnetic layers and a clear step formation is observed with increasing thickness. The minor hysteresis loops predict an interlayer coupling for thin barriers. The annealing of trilayers up to 250°C shows an increased coercivity for only the Fe layer. Annealing further at 400°C has the opposite effect of decreasing the coercivity, indicating intermixing at the interfaces of the Fe. The refractive index of the insulator barrier shows that the barrier layer is not totally in the form of tantalum-pentoxide.     

μ子源超导俘获线圈测试杜瓦设计与校核

根据高μ子源超导俘获线圈整体测试系统的要求,设计了μ子源超导俘获线圈测试杜瓦系统.包含液氦杜瓦、真空杜瓦及绝热冷屏,采用Solidworks软件对测试杜瓦系统进行3D建模.通过对绝热冷屏统进行了详细的传热学计算,绝热冷屏的可以满足μ子源超导俘获线圈测试过程的漏热需求;根据μ子源超导俘获线圈测试实际工况,对真空杜瓦和液氦杜瓦进行了Ansys有限元软件分析与校核,得到杜瓦详细的应力及变形结果,分析表明,测试杜瓦的设计较为合理,可以作为工程设计的理论计算依据     

适用于聚变装置偏滤器部件的高热负荷测试平台真空腔体系统设计

对托卡马克聚变装置偏滤器的高热负荷测试平台真空腔体系统进行了结构设计,其中包括真空室、真空抽气系统、部件调节机构、小型水冷系统和电子枪操作平台,利用Ansys对真空室主体结构的合理性和可靠性进行了验证.模拟结果表明:真空室外壁温度不超过50℃,真空室及其支撑上的最大应力分别为134.49MPa和48.76MPa,满足许...     

Performance improvements with advanced design foils in high-currentelectron beam diodes

A design for the vacuum/pressure barrier of an electron-beam diode ready to be fielded on a large krypton-fluoride excimer laser is described. The barrier is a composite foil, fabricated from carbon fibers, Kapton-membrane, epoxy, and copper foil. This composite foil has advantages over more traditional metal foils, exhibiting particularly high tensile strength and a high modulus of elasticity. Other important properties of these composites for use in KrF excimer laser applications include: high electron transmission with low loss to scattering, chemical compatibility with fluorine, low porosity, and low reflectivity in the ultraviolet. The mechanical properties of the composite foil allow the design of support structures (hibachis) which incorporate larger openings than are possible with metal foils with similar electron transmission characteristics     

EAST运行状态下的PFCs烘烤设计与传热分析

对EAST超导托卡马克装置在低温运行状态下的PFCs真空烘烤进行设计,通过对传热过程进行分析、计算和模拟,验证烘烤的可行性和安全性,并给出了三种烘烤温度以供选择。