HL-2M 装置真空室设计

HL-2M 真空室结构为“D”形截面的双层-薄壁-全焊接式-环状结构,内环直径 2m,外环径 5.22m, 高 3.02m,由 20 个扇形段组成而成。真空室上开设有 121 个窗口以满足真空抽气、实验诊断、辅助加热及工程安 装等方面的要求;支撑采用滑动杆式结构;材料选用 Inconel625、Inconel718 与 316L 组合。运用有限元法对真空 室进行了结构强度评估,真空室满足设计要求。     

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HL-2M真空室的主体材料被选为Inconel 625。通过研究3个产地的Inconel 625母材和焊缝的性能,对比分析了该种材料的各项性能参数。通过比较得到进口Inconel 625母材和焊接接头综合性能均最优。各项试验结果及分析对真空室部件的制造有重要的指导意义。     

HL-2M 真空室用Inconel 625 材料性能研究

HL-2M 真空室的主体材料被选为Inconel 625。通过研究3 个产地的Inconel 625 母材和焊缝的性能,对比分析了该种材料的各项性能参数。通过比较得到进口Inconel 625 母材和焊接接头综合性能均最优。各项试验结果及分析对真空室部件的制造有重要的指导意义。     

HL-2M 真空室内壁螺柱焊接工艺研究与实施

针对 HL-2M 真空室内壁螺柱焊接,从焊接螺柱结构设计、焊接工艺研究、焊接工艺试验、焊接质量 评判等方面进行了详细研究,最终确定了包括焊接电流、焊接时间、伸出长度、提升高度、总提升高度等焊接参 数和接地线位置、焊枪手把方向的真空室内壁螺柱焊接工艺方案。通过大量工艺试验,有效地解决了 HL-2M 真 空室内壁(5mm,Inconel625 材质)-大直径(∅12mm,316L 材质)螺柱焊难题,焊缝成型均匀,飞溅和焊瘤少,表面 发黑明显改善,满足真空清洁度要求。焊接稳定性高,良品率高,拉伸试验和疲劳试验也满足设计要求。      

HL-2M 真空室制造中的焊接与磁导率控制技术

以 HL-2M 真空室研制实践为基础,介绍了 Inconel625 材料的高气密性焊接工艺措施,该工艺措施 能有效减少焊缝漏点的出现,保证了真空室运行时的极限真空度能稳定达到 10⁻⁶Pa;另外,介绍了 316L 奥氏体 不锈钢在加工过程中的磁导率控制技术,使加工后的零部件相对磁导率保持在 μ<1.04。     

KTX真空室支撑焊接设计及有限元分析

提出了一种KTX 真空室支撑焊接方案,并利用有限元方法模拟计算了焊接温度场分布及焊接残余应力场分布。通过理论分析和有限元分析相结合的方法,对焊缝结构进行了强度分析。分析结果验证了焊接结构的可靠性,并为真空室支撑结构的焊接工艺提供了理论依据。     

多路超导接收系统用矩形静态真空室设计

介绍设计了一种供多路超导滤波器正常工作的矩形静态真空室。通过对真空室材料选择、壁厚计算,设计完成矩形真空室焊接、密封结构;设计制定了合理的真空室加工、材料烘烤除气、防辐射热工艺;通过试验固化了馈线接头激光密封焊接参数。将制造完成的矩形静态真空室进行漏率检测及实际应用,该矩形静态真空室完全满足多路超导接收系统全扇区滤波的应用要求。     

卢瑟福散射实验研制

一、引言 卢瑟福散射实验在核理论的建立中起了重要作用,它使汤姆逊原子模型被抛弃,使原子的核式模型得到证实,学生通过作卢瑟福散射实验,不仅可以验证卢瑟福散射理论,证实原子核的存在,而且可以学习许多重要的原理(动量守恒、能量守恒、库仑定律等)和实验技术(真空技术、电子技术、核物理实验技术).二、仪器的制造和描述 图1是散射室(真空室)的照片,图2是真空室及其抽气系统的照片.真空空圆筒内直径为46.4厘米,高30厘米,由厚度为6毫米的不锈钢板卷成,圆筒的上下端都焊接有法蓝,法蓝上有密封槽,底板由不锈钢板制成,盖板由厚度为2厘米的有机…     

HL-2A真空室预装抽气与检漏试验

4套前级汇总式分子泵三级抽气机组由包括4套3500L@s-1分子泵、2套600L@s-1罗茨增压泵和2套70L@s-1机械泵组成,对环有效抽速为6.4m3@s-1(H2).用氦质谱检漏仪、四级场质谱计与氦质谱检漏仪相结合的方法分别进行了零部件和真空室总体检漏,真空室总漏气率≤1.2×10-5Pa@m3@s-1.采用有效除气措施后,HL-2A真空室预装本底压强为1.1×10-4Pa.     

裸爆和特制半球形结构内爆超压对比实验研究

 爆炸焊接过程会产生爆炸地震、冲击波、有毒气体和噪音等有害效应。设计并制作一个直径为36 m、入口和排烟口直径分别为8 m的半球形结构,用以降低爆炸焊接过程中产生的超压影响。为了研究实际超压降低效果,进行了裸爆和按1/6比例建立的半球形结构内爆炸的超压对比实验。实验结果表明：当超压的传播距离大于20 m时,这种半球形结构能有效降低爆炸焊接过程中产生的超压;对于相同的超压传播距离,切线方向（垂直于半球形结构入口方向）比径向方向（半球形结构入口方向）的超压降低效果好。结合冲击波的传播和反射特点,对超压降低的可能原因进行了分析。     

HL-2M上偏滤器结构初步设计 及关键制造工艺预研

在充分考虑HL-2M装置的物理目标后，将位于真空室内顶部的上偏滤器设计成“W”形的模块化结构。单个模块由SS-316L背板、石墨块、石墨箔及各类紧固件等组成，模块两端仅通过纬环和焊接螺柱与真空室壳体固定。这种结构为诊断部件提供了尽可能多的空间。利用有限元分析方法，对上偏滤器模块进行了电磁力、结构和热应力等分析。通过优化支撑结构、螺柱数量等，使得偏滤器结构能够满足各类工况条件。最后完成了关键制造工艺的预研，包括焊接工艺、深孔钻工艺、装配、非标紧固件研制等。检测数据表明，预制件最终安装面(石墨块轮廓)与标准模板之间的间隙＜1mm，各相邻石墨之间的间隙≤0.5mm，错边≤0.5±0.2mm，且整个模块的漏率<2.5×10-10 Pa·m3·s-1。这些结果为HL-2M上偏滤器的正式加工提供了支撑。     

真空室模块D 形环筋板焊接数值模拟与结构选型

基于有限元分析软件,以双椭球热源为内热源,对不同筋板型式下的真空室模块D 形环筋板焊接进行了三维动态模拟,得到了不同筋板型式下的瞬间温度场分布图、特征点热循环曲线以及应力应变曲线。结果表明：不同筋板型式下的焊接温度场以及各特征点的热循环曲线保持一致,相比采用I 型筋板的D 型环结构,采用 T 型筋板后的D 型环结构应力应变以及变形量都更小,真空室模块D 形环工程化试制过程中可优先考虑采用T 型筋板。     

HL-2M 真空室制造工艺难点分析及优化

根据 HL-2M 真空室结构及运行工况,对 HL-2M 真空室制造过程的工艺难点进行了深入的分析。结 合前期试验段制造经验,优化了真空室制造工艺,细化了真空室产品的制造工艺方案。通过优化后工艺措施的实 施,提高了真空室的制造质量,并为后续磁约束聚变装置真空室的制造积累了大量的经验。     

CFETR真空室冷屏结构设计与热分析

根据真空室冷屏所处位置和设计条件要求,选择304LN不锈钢作为冷屏的制作材料,在环向上把真空室冷屏分为16个扇区,每个扇区由12个子部分组成,在冷屏面板扇区的子部分上合理布置相应的冷却管回路,并选择高压液氦作为冷却剂。为减少热流密度、降低冷屏辐射发射率,在冷屏表面涂有5μm厚的银层。根据辐射热原理,利用CFX软件对真空室冷屏结构进行热分析,得到其面板的温度分布及冷却管道回路的进出口压力差,分析表明,在允许范围内验证了该冷却管道布局的合理性。     

热效应对纳米焊接界面结构的影响（英文）

采用分子动力学方法深入研究热效应对纳米焊接界面结构的影响。具体分析了碳管直径和时间的变化对界面结构的影响规律,并详细给出了1530K下的焊接过程。结果表明,除碳管(5,5)外,碳管(6,6),(7,7),(9,9),(11,11)中纳米线形成的时间分别为13.8,14.6,17.5,19.6ps。纳米线是由单根或多根Ni原子链组成,碳管(6,6),(7,7),(9,9),(11,11)中Ni原子链数分别为1,3,7和16。界面结构包括内部焊接和外部焊接。内部焊接的临界直径由碳管(6,6)决定,其值为0.814nm。在同一时刻,大直径的碳管可获得更大的外部接触长度。外部接触长度的增长速率随碳管直径的增加而增大,接触长度的最大增长速率可达0.013nm/ps。最后确定了界面结构形成临界温度,发现对于相同直径碳管,外部焊接的临界温度高于内部焊接的临界温度,临界温度与碳管直径无关。     

热效应对纳米焊接界面结构的影响

采用分子动力学方法深入研究热效应对纳米焊接界面结构的影响。具体分析了碳管直径和时间的变化对界面结构的影响规律,并详细给出了1530 K下的焊接过程。结果表明,除碳管(5,5)外,碳管(6,6),(7,7),(9,9),(11,11)中纳米线形成的时间分别为13.8, 14.6, 17.5, 19.6 ps。纳米线是由单根或多根Ni原子链组成,碳管(6,6),(7,7),(9,9),(11,11)中Ni原子链数分别为1,3,7和16。界面结构包括内部焊接和外部焊接。内部焊接的临界直径由碳管(6,6)决定,其值为0.814 nm。在同一时刻,大直径的碳管可获得更大的外部接触长度。外部接触长度的增长速率随碳管直径的增加而增大,接触长度的最大增长速率可达0.013 nm/ps。最后确定了界面结构形成临界温度,发现对于相同直径碳管,外部焊接的临界温度高于内部焊接的临界温度,临界温度与碳管直径无关。     

等离子体破裂时HL-2M真空室的结构应力分析

利用ANSYS有限元程序分析计算了等离子体线性大破裂时HL-2M真空室上的感应电流及电磁力,并对真空室进行了结构应力分析。结果表明,真空室上主要产生环向感应电流和径向电磁力,且主要集中在真空室壳体的柱状段;在破裂产生的电磁力及其他机械载荷的作用下,真空室的结构设计能较好地满足强度和刚度要求。     

兰州重离子加速器大真空室的设计与建造

前言正在建造中的兰州重离子加速器系统(HIRFL)是由两台加速器组成的。注入器是一台1.7m 常规扇形回旋加速器(SFC),由原1.5m 经典回旋加速器改装的。主加速器是一台能量常数为450的分离扇形回旋加速器(SSC)。这是我国首次建造此类型加速器。HIRFL 大真空室是SSC 主体结构的包容体。也是SSC 中最大、最重的一个部件。大真空室在现场施工须占用加速器大厅,直接影响主体建造进度,在SSC 建造中占有重要地位。     

CFETR真空室结构稳定性的有限元分析

真空室是中国聚变工程实验堆(CFETR)重要的屏蔽组件和包容屏障,为提高其结构稳定性,用有限元方法对真空室核心部件进行了线性屈曲分析与几何初始缺陷非线性屈曲分析,评估了真空室结构的各项稳定性指标。结果表明,现有的真空室的设计满足屈服强度的设计要求,为后续的设计优化工作提供了重要的理论依据和参考。     

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对反场箍缩核聚变实验装置KTX真空室支撑结构强度进行理论分析,利用有限元方法进行了分析计算,并且根据分析结果,对支撑柱、螺栓组和支撑环板进行了优化。理论计算和有限元分析的结果均证明了真空室支撑系统的可靠性,同时优化结果也为KTX真空室支撑系统的实施提供技术参考。