聚变堆磁体的堆叠型REBCO超导股线研制

第二代高温超导(REBCO)带材的载流能力高、临界磁场强,在磁约束聚变堆磁体领域拥有良好的应用前景。为实现REBCO超导股线在未来聚变堆磁体中的应用,介绍了采用2 mm宽超导带材的堆叠型股线结构,研究了堆叠型超导股线的制备工艺,并制备了多条超导股线样品。在液氮、自场条件下,测得20层堆叠型超导股线的平均临界电流约为948 A。通过研究堆叠型超导股线的电-力学性能,获得该股线临界电流下降至95%I_c时的弯曲半径、扭转节距及抗压强度分别为13.7 cm、100 cm和130 MPa。     

焊后热处理对聚变堆用奥氏体不锈钢MAG焊焊缝金属冲击韧性的影响

对聚变堆用316LN奥氏体不锈钢熔化极活性气体保护电弧焊(MAG焊)接接头进行不同温度的热处理,并在液氮温度下进行夏比冲击试验。利用光学显微镜、扫描电镜、EDS分析等研究了热处理温度对接头微观组织、断口形貌及析出物的影响。结果表明,873K热处理可以显著提高焊缝金属冲击韧性,但随着热处理温度的上升,焊缝金属逐渐出现沿着晶界分布的析出物,韧性逐渐下降。断口均为延性断裂,但随着热处理温度的升高,韧窝变浅、数量变少。韧窝底部存在球状析出和不规则状析出,球状析出在焊接过程中产生,不因热处理温度而变化,不规则析出随着热处理温度的升高逐渐增多。焊材中的Mo含量过高导致焊缝金属中Mo在晶界大量偏聚,促进了σ相的析出,当σ相在晶界形成连续分布后,焊缝金属冲击韧性显著下降。     

ITER 极向场磁体支撑U 型韧性夹焊接方案优化

利用试验及数值模拟技术研究了ITER 极向场磁体支撑U 型韧性夹的焊接变形规律,模拟和实际测量的比较验证了模拟的准确性,从而得到了U 型夹焊缝变形的基本规律,并改进现有夹具类型。基于验证好的热力边界条件以及优化的夹具,对三种焊接方案的U 型韧性夹的焊接变形进行了计算,从而提出了极向场磁体支撑制造的优化方案。优化后的焊接方案将焊接变形控制在0.6mm 以内。     

ITER 磁体支撑结构多维加载系统测控系统的设计

为了验证ITER 磁体支撑结构的可靠性,建立了多维加载测试平台对支撑部件进行机械性能检测。测量控制系统由7 台EDC 控制器、计算机系统、16 通道准动态应变仪、25 只位移传感器、7 套油缸中的负荷和位移传感器组成。基于可编程语言,利用EDC220 数字控制器实现了多通道协调加载的测量和控制过程,完成了 7 套双油缸高精度同步控制实验。针对典型的加载工况进行工程测试。结果表明,测控系统设计合理,控制系统可靠,能满足下一步的实验要求。     

ITER校正场线圈剪切销氧化铝涂层低温绝缘性能研究

采用大气等离子喷涂方法在316LN不锈钢剪切销表面喷涂了Al2O3+3%TiO2绝缘涂层,采用Ni Al作为粘结层,得到了性能优良的绝缘保护涂层。按照ITER实际运行环境,采用ANSYS分析方法对剪切销进行应力分析,并在低温(液氮,77K)环境下对剪切销加载后进行循环往复摩擦磨损试验。循环5000、10000以及30000周后采用2点和3点法分别测定了涂层的表面电阻和体积电阻,剪切销表面电阻率均大于109?·m-2,体积电阻率均大于1010?·m,表明涂层具有较高的绝缘电阻,满足ITER所需工程条件。     

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介绍了一种强磁场高温超导螺线管磁体电磁性能的优化方法。通过编写Matlab数据处理程序优化了一个中心磁感应强度为8T、内径为20cm的磁体。利用有限元分析法分析已优化磁体的磁场分布,得到磁体在垂直方向的最大磁感应强度值与Matlab数据处理程序计算的结果基本吻合。     

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利用试验及数值模拟技术研究了ITER 极向场磁体支撑U 型韧性夹的焊接变形规律,模拟和实际测量的比较验证了模拟的准确性,从而得到了U 型夹焊缝变形的基本规律,并改进现有夹具类型。基于验证好的热力边界条件以及优化的夹具,对三种焊接方案的U 型韧性夹的焊接变形进行了计算,从而提出了极向场磁体支撑制造的优化方案。优化后的焊接方案将焊接变形控制在0.6mm 以内。     

镍过渡层对磁控溅射银自润滑涂层性能的影响

研究了镍(Ni)过渡层对镍基合金718基底上沉积的银自润滑涂层性能的影响.实验结果显示,具有过渡层的银涂层晶粒尺寸变小,晶格参数和晶格应变无明显变化,涂层表面更加致密,缺陷减少.在77～300K热冲击50次后,涂层表面无裂纹、剥落等现象,具有良好的抗热震性能.在常温大气、常温真空和?100°C真空三种下,对涂层的摩擦磨...     

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用解析法分析了螺栓的受力情况,计算出了螺栓的预紧力,设计了各种螺栓的参数,介绍了变更设计中用超级螺栓来防松的问题,提出了用全尺寸的螺栓模型和支撑结构的装配模型进行实际工程测试研究来增加设计的可靠性,为ITER纵场磁体支撑的螺栓结构设计提供了工程参考。     

ITER聚变装置重力支撑静应力数值模拟

应用ANSYS软件对ITER聚变装置重力支撑结构进行了静应力有限元分析,模拟了重力支撑在工作过程中多种工况的应力变化情况。静应力计算结果表明,支撑结构各部件的应力低于材料的许用应力极限,因此支撑结构,尤其是21块韧性板部件能在各种工况下安全运行。