ITER縱向場(chǎng)磁體過渡饋線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、縱向場(chǎng)磁體饋線系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成向國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)的縱場(chǎng)超導(dǎo)磁體線圈系統(tǒng)傳輸電流、提供冷卻介質(zhì)及進(jìn)行測(cè)量診斷等任務(wù),它由一系列管、線、纜等組成。饋線子系統(tǒng)的過渡饋線是長(zhǎng)達(dá)11米的直線段,連接著內(nèi)饋線和S彎盒,位于主機(jī)杜瓦的外部,是超導(dǎo)母線、冷卻管及測(cè)量線管等穿越生物屏蔽層進(jìn)出裝置的通道。由于饋線采用磁體線圈供電、冷卻液輸送、診斷測(cè)量三者集成的單通道結(jié)構(gòu)形式,且工作環(huán)境特殊,結(jié)構(gòu)的集成程度很高,因此增加了饋線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析的難

2、度。目前饋線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造的質(zhì)量,對(duì)于縱場(chǎng)磁體系統(tǒng)、甚至整個(gè)ITER.裝置能否正常運(yùn)行,起著十分重要的作用。
　　 本課題對(duì)過渡饋線系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并通過對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析及傳熱分析,驗(yàn)證所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的可靠性,為ITER的工程設(shè)計(jì)提供合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　 本文首先根據(jù)ITER.縱場(chǎng)磁體饋線系統(tǒng)的工程要求,利用三維建模軟件CATIA對(duì)過渡饋線系統(tǒng)的相關(guān)部分進(jìn)行了詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)了以內(nèi)管、冷屏及外管為主體的三層套管的結(jié)構(gòu)

3、形式,完成了超導(dǎo)母線支撐、管路支撐及冷質(zhì)支撐、冷屏、真空隔斷等的設(shè)計(jì)工作,并進(jìn)行了一些方案對(duì)比及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化:然后采用有限元分析方法對(duì)過渡饋線的典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)溫度場(chǎng)分析,獲得了穩(wěn)態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)溫度分布、低溫管路的熱負(fù)荷情況,在冷卻過程中饋線的關(guān)鍵部件降溫的時(shí)間歷程曲線,確定了整個(gè)降溫過程所需的時(shí)間。最后通過對(duì)關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析,得到了超導(dǎo)母線、隔板、內(nèi)管及冷質(zhì)支撐的應(yīng)力和應(yīng)變情況,以驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性,并根據(jù)分析結(jié)果提出了對(duì)冷