CFETR PF导体设计及稳定性分析

中国聚变工程试验堆(CFETR)是一种新型的超导托卡马克装置,极向场线圈(PF)在控制等离子体位行中起着关键作用. CFETR PF线圈导体由Nb₃Sn CICC和NbTi CICC导体组成.为了确保PF线圈的稳定运行,本文采用1-D Gandalf对不同机械扰动和电磁扰动下PF导体的稳定性裕度,最小失超能量及温度裕度的进行了分析.分析结果表明CFETR PF导体目前的设计能够充分满足安全裕度的要求.     

CFETR TF导体的管内压降分析

目前管内电缆导体(CICC)压降的实验结果都是高空隙率(～35%)下测得的,而CFETR纵向场(Toroidal Field,TF)导体的设计偏向于较小的空隙率(～29%),压降实验数据方面的短缺,使得需要重新考虑目前Katheder关系式能否用于CFETR TF的压降估算。在CFETR TF导体的压降分析中,分别采用了修正的Katheder关系式和多孔介质模型对导体的压降进行比较,获得了更为保守的压降预测。     

CFETR纵场磁体线圈内馈线结构设计与分析

介绍了中国核聚变工程试验堆(CFETR)纵场磁体线圈馈线系统内馈线的结构,它由外盒体、万向节、 超导母线与冷却管路以及内部支撑架等子部件组成。在纵场磁体线圈内馈线工况下,对其进行了结构设计,并通 过有限元分析,获得了内馈线工作状态下的应力和位移分布云图。结果表明,最大应力与最大位移变形均满足设 计使用要求。      

CFETR中心螺管模型线圈稳定性分析

中国聚变工程试验堆(CFETR)中心螺管模型线圈,内部磁体为Nb3Sn线圈,外部磁体为Nb Ti线圈。模型线圈最高磁场可以达到12.0T。针对提出的内部线圈方案,借助一维失超分析软件Gandalf,对Nb3Sn线圈的温度裕度、稳定裕度做了计算。在49k A,12T运行条件下,温度裕度为1.9K,稳定性裕度421.2m J/cm3~426.6m J/cm3。结果表明,温度裕度和稳定性裕度均不低于ITER导体设计要求。     

铜导体CFETR氦冷固态包层及屏蔽中子学设计与分析

根据铜导体CFETR设计要求,对铜导体CFETR固态包层和屏蔽进行了中子学设计与分析,提出了套管结构的氦冷固态包层设计方案。包层设计和屏蔽分析结果表明,基于套管的氦冷固态包层的氚增殖比(TBR)达到了1.25, 满足铜导体CFTER氚自持设计要求;环向场线圈绝缘层在堆寿期内不会出现显著的辐射感应电导率(RIC)与辐射引起的电气性能退化(RIED)效应。     

Bi-2223复合导体直流磁场下自场损耗热稳定性分析

对于一种Bi-2223的复合导体,利用ANSYS软件,我们分析了在直流磁场下励磁过程中,自场损耗对复合导体热稳定性的影响;然后假定Bi-2223超导带内不同的损耗值,通过计算,确定了达到超导带分流温度的最小损耗值。     

CFETR N-NBI验证样机恒温供水系统的设计

通过分析中国聚变工程实验堆(CFETR)的基于负离子源的中性束注入系统(N-NBI)验证样机中等离子体电极的工况,确定了其恒温供水的技术参数,设计出了CFETR N-NBI验证样机恒温供水系统。     

CFETR CS模型线圈NbTi导体的管内压降分析

CICC导体的压降是设计及应用过程中的重要问题。为了研究CFETR CS模型线圈NbTi的管内流体阻力性能,对模型线圈的NbTi导体进行了实验和理论的分析。压降实验采用氮气作为流体工质,测试不同流量下,导体的进出口压降。理论分析采用一种一维模型描述双通道流体,引用电缆区域及中心孔区域的摩擦因数描述流道阻力进行计算,并与测试结果作分析比较,为实际应用中的氦流体在导体中的稳态流动阻力计算提供了一种理论方法。     

CFETR TF高场导体的横向几何特征分析

聚变堆用超导磁体性能衰退与超导丝断裂有关,其宏观表现为股线发生横向位移。对一种高性能CICC导体进行极限电磁性能测试,观测到导体性能发生显著衰退。通过FiJi软件对不同磁场下导体进行横向几何特征分析。结果表明,随磁场增加,洛伦兹力使得股线从低压区向高压区迁移,局部空隙率发生变化,并且整体股线向洛伦兹力方向迁移。     

CFETR螺旋波行波天线的仿真设计与分析

在中国聚变工程实验堆(CFETR)螺旋波的设计参数下,提出一种多阵列行波天线用于螺旋波电流驱动的方案.利用电磁仿真软件CST对三维天线的参考模型进行了仿真,结果表明,在50MHz带宽内,天线电压驻波比<1.2,且天线阵列激发的k谱具有很好的定域性,有利于提高天线的电流驱动效率.     

CFETR杜瓦冷屏初步设计与热分析

选择304LN 不锈钢作为冷屏的制作材料,将杜瓦冷屏分为16 个扇区,每个扇区由20 个子部分组成,在每一个子部分上布置相应的冷却管。选择液氦作为冷却剂。为检验杜瓦冷屏结构是否符合设计要求,分析了杜瓦冷屏的传热方式以及冷却原理,利用FLUENT 软件对设计的冷屏结构进行了热分析,得到了杜瓦冷屏面板的温度分布情况以及冷却管道进出口压力差。结果表明,杜瓦冷屏面板温度和冷却管道进出口压力差在合理范围内,验证了冷却管道布局的合理性,为后续杜瓦冷屏的设计提供了重要参考。     

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...     

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...     

CFETR微波诊断预研与设计进展

针对最新的中国聚变工程实验堆(CFETR)零维物理设计参数，对微波诊断进行了研究以及设计工作。为了能够得到完整的密度分布，微波反射计需要同时在高场侧和低场侧进行测量，并采用寻常模以及左旋和右旋非寻常模结合的方式。电子回旋辐射一次谐频的寻常模用来测量芯部电子温度分布，而二次谐频的非寻常模测量能提供边缘温度分布。为了验证新技术在CFETR 上的可用性，EAST 装置上发展了基于频率选择表面的多波段耦合器，为CFETR 的多波段耦合的技术需求提供了可行的预研解决方案。     

CFETR氦冷偏滤器初步设计与分析

基于中国聚变工程试验堆(CFETR)偏滤器位形,初步设计了指状、平板和T形三种氦冷偏滤器模型,在10MPa入口氦压力、10MW?m-2稳态热负荷下,分别对其进行传热数值分析.通过优化结构设计和氦入口参数,降低了靶板工作温度,探索了三种单元结构靶板处理高热负载的能力.在20MW?m-2的稳态热负荷下,对优化后的T形和指状...     

CFETR水冷包层一回路系统初步设计和配套设备的模拟

通过设计两套独立的聚变堆一回路系统(PHTS),分别为増殖区(BZ)和第一壁(FW)提供冷却,采用在FW PHTS和电力转换系统(PCS)之间设计一套中间传热系统(IHTS)的方案,解决了托卡马克装置脉冲操作对PCS的影响.同时利用Ebsilon软件建立一套核电厂配套设备(BOP)的系统模型,模拟该系统在1.5GW聚变...