光機(jī)組件在線維護(hù)裝置的設(shè)計(jì)及其潔凈狀態(tài)研究.pdf

1、慣性約束核聚變作為實(shí)現(xiàn)可控核聚變的有效手段，已成為世界各強(qiáng)國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展的戰(zhàn)略高新技術(shù)，神光-Ⅲ主機(jī)裝置是目前為止國(guó)內(nèi)所建造的最大的慣性約束核聚變裝置，其內(nèi)部集成了上千塊的大口徑光學(xué)元件。當(dāng)強(qiáng)激光通過光學(xué)元件時(shí)，如果光學(xué)元件表面存在污染物，就可能造成光學(xué)元件表面的損傷。對(duì)于已經(jīng)損傷的光學(xué)元件，需要對(duì)其進(jìn)行拆裝維護(hù)。本文所設(shè)計(jì)的在線維護(hù)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)大口徑光學(xué)元件的快速拆裝，并且采用通正壓潔凈氣體的方式來實(shí)現(xiàn)維護(hù)過程中的潔凈控制，防止光學(xué)元件的

2、二次污染。
　　本文首先分析了光學(xué)元件在線可替換單元的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)環(huán)境，確定了在線維護(hù)方案，并完成了在線維護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。采用有限元分析軟件對(duì)支撐架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了應(yīng)力分析。為了實(shí)現(xiàn)維護(hù)過程的高效性，本文對(duì)裝載晶體元件的潔凈箱進(jìn)行了輕量化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了潔凈箱的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
　　然后，基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)理論以及FLUENT仿真軟件，建立了維護(hù)過程中通正壓潔凈氣體時(shí)的流體域仿真模型，對(duì)潔凈箱內(nèi)部的氣相流場(chǎng)進(jìn)行了仿真研究，獲得了正

3、壓潔凈氣體對(duì)外界污染空氣的隔離效果以及流場(chǎng)速度的分布規(guī)律。
　　在氣相流場(chǎng)的基礎(chǔ)上，借助氣固兩相流的仿真原理，對(duì)潔凈箱內(nèi)部固相顆粒物的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了仿真分析，研究了不同進(jìn)氣量對(duì)潔凈狀態(tài)的影響規(guī)律。通過對(duì)不同工況下仿真模型的數(shù)值計(jì)算，得到了不同安裝順序時(shí)潔凈箱內(nèi)部潔凈狀態(tài)的變化規(guī)律。
　　最后，本文搭建了潔凈箱潔凈狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)，采用所設(shè)計(jì)的潔凈箱，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)通正壓潔凈氣體的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，檢測(cè)了不同條件下的氣流速度分布、潔凈箱