CFETR平衡場(chǎng)線圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電磁分析.pdf

1、近年來我國的磁約束受控聚變能源(MFE)研究取得了長足的發(fā)展，兩個(gè)大型托卡馬克裝置HL-2A以及EAST也都取得了較大的科研進(jìn)展，部分實(shí)驗(yàn)研究成果和實(shí)驗(yàn)技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。為了充分彌補(bǔ)ITER和DEMO之間的差距，為建造DEMO奠定科學(xué)、技術(shù)和工程基礎(chǔ)，這個(gè)平臺(tái)就是中國聚變工程實(shí)驗(yàn)堆(CFETR，China Fusion Engineering Testing Reactor)。平衡場(chǎng)線圈作為磁體系統(tǒng)的重要組成部分，不僅直接影響到等離

2、子體平衡中垂直場(chǎng)和水平場(chǎng)的維持，而且其結(jié)構(gòu)和參數(shù)都直接影響著等離子體的參數(shù)和品質(zhì)，關(guān)系到整個(gè)裝置建設(shè)的成敗。因而有必要在設(shè)計(jì)階段對(duì)平衡場(chǎng)線圈進(jìn)行有限元分析，目的是提供一個(gè)滿足物理設(shè)計(jì)要求且安全可靠的平衡場(chǎng)磁體系統(tǒng)。
　　本文先闡述了CFETR準(zhǔn)備運(yùn)行的三種位形，然后利用ANSYS有限元軟件對(duì)CFETR磁體裝置進(jìn)行了相關(guān)的電磁分析，尤其對(duì)三種平衡電流位形下進(jìn)行了詳細(xì)的分析，為后續(xù)的工程設(shè)計(jì)和物理實(shí)驗(yàn)方面提供了理論依據(jù)。對(duì)于極向場(chǎng)線圈

3、，分別用二維、三維電磁分析互相印證，所有的計(jì)算結(jié)果在CFETR設(shè)計(jì)基準(zhǔn)內(nèi)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度分布也符合預(yù)期中三種等離子體平衡位形要求，為后續(xù)CFETR磁體電磁問題的解決提供了重要方式。
　　在電磁分析的基礎(chǔ)上，單獨(dú)對(duì)裝置中的平衡場(chǎng)線圈完成了電磁結(jié)構(gòu)耦合分析，完成了對(duì)各個(gè)工況下的性能仿真和相關(guān)力學(xué)計(jì)算，以優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并提高裝置的可靠性，確保其各個(gè)參數(shù)能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。通過單變量比對(duì)，研究分析了絕緣層厚度、支撐塊厚度及個(gè)數(shù)對(duì)整個(gè)平衡場(chǎng)系統(tǒng)支撐