ITER水平诊断窗口插件抗震分析与研究

ITER水平诊断窗口插件是位于ITER装置主机赤道面上的重要装置,用于容纳监测等离子体相关诊断参数的设备和仪器。作为一个系统性工程,ITER设计之初就必须考虑地震事件对整体装置的影响。文中运用三维建模软件CATIA对ITER水平诊断窗口插件进行建模,在ANSYS Workbench采用SMS谱和PALEO谱作为反应谱对窗口插件进行响应谱分析,采用根据ITER的各个不同部位在真空室中的位置,来估算出其受到地震影响时的加速度值的方法进行抗震分析,并对分析结果进行了对比。计算结果均表明,ITER水平诊断窗口插件满足其抗震设计的要求,为整个ITER的设计工作提供了工程理论依据。     

ITER真空室中子屏蔽设计

ITER真空室中子屏蔽主要是屏蔽中子流、伽马射线以及降低环向场波纹度。介绍了ITER真空室的结构特点及屏蔽结构料材的选取情况,发展了屏蔽设计思想及相关的支撑结构,对铁磁性材料填充区域进行了布局设计。依据ITER真空室物理学计算结果,确定了屏蔽区域屏蔽材料的填充率。基于三维建模软件进行了屏蔽块零件库的仿真设计和屏蔽结构的模拟仿真。     

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为考察ITER真空室中子屏蔽结构组件对选址地法国Cadarache地震加速度频谱的单点响应情况,根据ITER真空室中子屏蔽组件的设计概念和结构特点,建立了组件结构的有限元分析模型。应用有限元分析软件ANSYS对组件进行了结构模态分析,并基于其结果进行了模态叠加。分析发现,组件结构的低阶振型与高阶振型有差异,且结构与低阶频率发生响应,但引起的位移与应力在允许的范围之内。结果表明,装配体结构更能适应结构抗震性的设计要求。仿真计算的结果为组件结构的优化设计和下一步的工程实现提供了可靠的依据。     

ITER中子屏蔽结构的虚拟装配研究

国际热核实验反应堆ITER计划是一项大型国际研究合作项目。中子屏蔽结构位于真空室内、外壳之间,其作用是屏蔽中子流、降低环向磁场波纹度。中子屏蔽结构的虚拟装配需要与其设计同时进行,以便指导和改进设计。为了实现其虚拟装配,运用反装思路,通过DELMIA创建其拆卸路径来设计并仿真整个装配过程,实时分析其装配间隙,作为对模型进行优化设计的依据。所得结果满足ITER国际组对中子屏蔽结构的设计要求,并为结构的实际装配提供了参考依据。     

ITER中子屏蔽结构的设计与分析

在ITER真空室的双层壳体之间嵌入中子屏蔽结构用来屏蔽聚变反应中产生的中子流和降低环向磁场的波纹度,从而确保聚变反应的安全进行。阐述了中子屏蔽结构的概念设计、设计准则、详细设计、装配方案等整个设计过程。选取组成整个中子屏蔽结构的一个屏蔽块作为研究对象,通过分载荷步对其进行了热-结构耦合分析,获得各部件响应应力均小于许用应力,满足ITER国际组的设计要求,从而验证了中子屏蔽结构设计的合理性。     

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参照ITER真空室成型工艺,对未来聚变堆真空室壳体各分片进行成型数值模拟,探索成型温度、脱模温度对成型工件减薄量、回弹量和残余应力的影响.并通过成型实验对数值模拟结果进行了检验,二者结果一致,所用数值模型可用于后续模具设计.     

未来聚变工程实验堆真空室壳体成型模拟与实验研究

参照ITER真空室成型工艺,对未来聚变堆真空室壳体各分片进行成型数值模拟,探索成型温度、脱模温度对成型工件减薄量、回弹量和残余应力的影响。并通过成型实验对数值模拟结果进行了检验,二者结果一致,所用数值模型可用于后续模具设计。     

聚变堆与聚变堆材料——ITER试验包层模件的概念设计

ITER试验包层模件(TBM)系统必须具备以下功能：(1)演示氚的增殖能达到DEMO的技术目标，(2)采用合适的冷却剂排出高温的热能以演示能达到DEMO的技术目标(包括合适的压力降和泵唧功率)，(3)在允许的温度和应力限制下，排出表面热负荷和体积热负荷，(4)按照ITER中子通量的目标，降低真空室的核反应、超导线圈的核发热和辐照损伤，(5)最大限度提供机械结构的自支撑以降低传到真空室的机械载荷，隔离’rBM和真空室之间的热量传递。     

ITER真空室支撑筋板结构设计与强度分析

作为真空室的重要部件,支撑筋板既需要支撑真空室双层壳体,又需要支撑中子屏蔽层。在实际工作中,支撑筋板必须满足运行时的各项强度要求。分析了真空室结构特点,以及真空室支撑筋板的平面布局与结构要求。运用CATIA软件设计了支撑筋板,并在ANSYS Workbench环境下对其作了有限元分析,得到支撑筋板在真空室内工况下的强度应力云图和应变云图。结果分析表明,支撑筋板的结构和强度均满足设计要求,很好地保证了ITER真空室的正常运行。     

基于CETOL平台的中国聚变工程实验堆真空室三维公差分析

利用CATIA平台的CETOL公差分析软件对中国聚变工程实验堆(CFETR)真空室进行了公差分析,在三维实体模型的基础上对目标进行模型简化和剖分。根据真空室整体装配性要求对公差进行分配,建立公差分析模型。通过敏感度和贡献度分析,确定影响目标公差的关键尺寸,对不合理的公差进行重新分配,以达到满足目标尺寸的公差要求,确保真空室的制造及装配质量。     

ITER中子通量监测器原型的研制

研制的用于国际热核实验堆(ITER)的中子通量监测器由裂变室探测器组合构成,包括两只不同     

Design,Manufacture, and Experimental Serviceability Validation of ITER Blanket Components

In 2014, the Russian Federation and the ITER International Organization signed two Procurement Arrangements (PAs) for ITER blanket components: 1.6.P1ARF.01 “Blanket First Wall” of February 14, 2014, and 1.6.P3.RF.01 “Blanket Module Connections” of December 19, 2014. The first PA stipulates development, manufacture, testing, and delivery to the ITER site of 179 Enhanced Heat Flux (EHF) First Wall (FW) Panels intended for withstanding the heat flux from the plasma up to 4.7MW/m². Two Russian institutions, NIIEFA (Efremov Institute) and NIKIET, are responsible for the implementation of this PA. NIIEFA manufactures plasma-facing components (PFCs) of the EHF FW panels and performs the final assembly and testing of the panels, and NIKIET manufactures FW beam structures, load-bearing structures of PFCs, and all elements of the panel attachment system. As for the second PA, NIKIET is the sole official supplier of flexible blanket supports, electrical insulation key pads (EIKPs), and blanket module/vacuum vessel electrical connectors. Joint activities of NIKIET and NIIEFA for implementing PA 1.6.P1ARF.01 are briefly described, and information on implementation of PA 1.6.P3.RF.01 is given. Results of the engineering design and research efforts in the scope of the above PAs in 2015–2016 are reported, and results of developing the technology for manufacturing ITER blanket components are presented.     

ITER极向场馈线系统冷屏初步设计

ITER极向场馈线系统采用冷屏以降低4K温区低温部件的热负荷。该文对极向场馈线冷屏的初步设计进行介绍,并计算了冷屏的热负荷。     

管道连接装配型ITER增强热负荷第一壁的初步设计

中方承制的ITER第一壁采用大量焊接连接结构,冷却通道焊缝多,冷却水泄漏风险大,且存在焊接装配难以更换缺损部件等关键问题。在全尺寸原型件工艺认证阶段,需基于半原型研发基础,对其进行更改设计。设计重点在于手指部件采用前部燕尾槽和中部螺钉连接的固定结构,手指对采用前部管管连接、中部管连接件与中心梁焊接形成内部冷却通道回路。对初步设计模型进行了结构热及弹塑性分析。分析结果显示其温度、位移、强度均在可接受范围内,可以采用这种结构继续进行整个增强热负荷第一壁的详细设计。     

ITER第一壁铍铜连接部件在高热负荷作用下的热性能分析

对ITER屏蔽包层第一壁板铍铜连接件在高热负荷作用下的传热性能进行了分析,模拟了第一壁铍铜连接手指部件的热应力和热应变,得到其对应的热疲劳寿命.计算结果表明,在局部4.7MW?m-2高热负荷作用和ITER水冷条件下,现有设计方案中的铍铜连接件的热性能和热疲劳性能均满足设计要求.     

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对ITER包层屏蔽块进行了热工水力学设计及分析,并给出了两套合理的加热方案.分析结果表明,可以通过分阶段改变入口气体温度的方法实现在高效加热屏蔽块的同时满足工程及部件热应力的技术要求,并通过热应力计算验证了加热过程不会对屏蔽块产生不可预期的结构破坏.     

ITER偏滤器朗缪尔探针测控系统初步设计

根据ITER诊断测控需求和控制、数据访问和通信(CODAC)设计规范,偏滤器朗缪尔探针系统使用企业建模工具(EA平台)进行仪器和控制建模设计.参照中央控制系统自动化运行和控制流程,完成了探针测控系统在等离子放电模式下运行流程的逻辑分层,具备数据采集、探针驱动电源管理、机柜健康监测、EPICS通讯等基本功能,实现了系统软...     

ITER屏蔽块真空热氦检漏装置热工水力学设计与分析

对ITER包层屏蔽块进行了热工水力学设计及分析,并给出了两套合理的加热方案。分析结果表明,可以通过分阶段改变入口气体温度的方法实现在高效加热屏蔽块的同时满足工程及部件热应力的技术要求,并通过热应力计算验证了加热过程不会对屏蔽块产生不可预期的结构破坏。