FEM Modal Analysis on the Gravity Support System of ITER

The three-dimensional finite element method model with 20 degree sector of the ITER overall gravity support system was built by the ANSYS software. The modal analysis of the gravity support system was made and first ten natural frequencies and vibration modes of the gravity support system were calculated by using Block Lanczos method. The results of modal analysis on ITER represent that the stiffness of flexible plates has influenced greatly for the natural frequency of the system.     

FEM Static Analysis of ITER Overall Gravity Support System

For the static structural of ITER overall gravity support are analyzed by the ANSYS software of finite element method （FEM）. All the maximum stress intensity and maximum displacement of overall gravity support system are within the allowable stress limit and displacement limit.     

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。     

话说ITER——纪念核聚变研究50周年

进入21世纪以后,科技方面的一大新闻就是中国加入ITER。ITER是国际热核实验堆的意思,是一项热核聚变研究的国际合作研制的大规模科学工程。     

磁约束聚变堆及ITER实验包层模块设计研究进展

目前国际上代表性的磁约束聚变反应堆设计包括美国的ARIES系列和APEX系列、欧洲的PPCS系列、日本的SSTR系列、中国的FDS系列设计,以及国际合作的国际热核聚变实验堆等。这些设计研究涉及到聚变能科学技术发展的各个方面,包括聚变实验堆、商用示范堆和商用动力电站等的设计研究、相关物理和技术发展以及相关的能源技术与经济策略研究等。简要介绍了上述设计研究领域的现状和发展趋势。The uhimate goal of the fusion program is to develop large scale power plants for the production of electricity. At present, there are many representative designs of magnetic confinement fusion reactors in the world,e.g. ARIES and APEX in USA, PPCS in EU, SSTR in Japan, FDS in China, and International Thermonuclear Experimental Reactor （ITER）. These studies cover many aspects on fusion experimental reactors, DEMO reactors, and commercial fusion power plants, including plasma physics, blanket technologies, material behavior, and technologies required to construct and operate such complex plants. The study status and development strategy in various countries are summarized and reviewed.     

ITER TF导体压降流阻测试试验与分析

由于国际热核聚变实验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,简称ITER)的磁体系统运行时利用迫流氦进行冷却,迫流氦在线圈内部流动,产生一定阻力,会影响磁体线圈的正常工作,需要对磁体线圈进行压降测试。着重介绍线圈导体的流体测试试验,根据ITER纵向场(Toroidal Field,简称TF)的导体PA技术要求,搭建测试平台并在室温下进行氮气压降-流量测试实验。使用经验公式进行理论压降计算,计算结果与测量值进行对比,较为接近。同时,也利用该根导体参数进行低温下压降计算,计算结果和国外相关数据,相似。     

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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.     

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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。     

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。     

ITER极向场内馈线的结构设计

根据ITER装置对极向场内馈线系统的性能要求,同时考虑该系统所处空间位置的复杂性和工作环境的特殊性,利用三维建模软件CATIA对极向场内馈线结构进行概念设计,为同类型超导磁体的馈线设计提供了有益的参考。     

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...     

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A finite element model of the toroida field (TF) coil and gravity support system is established at first by taking its cyclic symmetry condition into account. The first ten order natural frequencies and their corresponding modal vectors of the system are calculated then by using the ANSYS software. Based on these modal information and the spectrum analysis method, the displacement response distribution of the TF system is obtained finally by using the standard seismic spectrum given in ITER EDA report. Furthermore, the feasibility of the numerical model is validated by comparing its results with those of a simplified model of single degree of freedom.     

ITER过渡馈线直线段管的优化设计与屈曲分析

根据强度原则,用有限元静力分析方法优化了馈线系统直线段管中的圆管和波纹管相关结构的设计参数;根据能量准则,通过特征值屈曲分析和非线性屈曲分析方法,用有限元法稳定性的判据计算出长跨度的薄壳直线段管发生失稳时的临界载荷为1.21MPa,验证了该结构在正常工况(安全系数为12.1)和故障状态工况(安全系数为6.05)下不会发生失稳现象,为ITER馈线系统的下一步研制提供了基础。     

ITER聚变功率关闭系统的一种阀门箱结构的有限元分析

用ANSYS软件对ITER聚变功率关闭系统(FPSS)的一种阀门箱的结构在ITER各种典型荷载组合下的应力和应变进行了有限元分析,并遵照ASME及ITER标准对分析结果进行了评判。结果表明这种阀门箱结构能够满足ITER的设计要求。     

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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阐述了ITER遥控运输车初步结构和工作状况,运用有限元方法对其进行模态分析并在地震载荷作用下进行加速度反应谱分析,验证了遥控运输车在地震情况下的安全性并给下一步的优化设计和实验提供了参考数据。