光機組件在線維護裝置的設計及其潔凈狀態(tài)研究.pdf

1、慣性約束核聚變作為實現(xiàn)可控核聚變的有效手段，已成為世界各強國爭相發(fā)展的戰(zhàn)略高新技術，神光-Ⅲ主機裝置是目前為止國內所建造的最大的慣性約束核聚變裝置，其內部集成了上千塊的大口徑光學元件。當強激光通過光學元件時，如果光學元件表面存在污染物，就可能造成光學元件表面的損傷。對于已經損傷的光學元件，需要對其進行拆裝維護。本文所設計的在線維護裝置能夠實現(xiàn)大口徑光學元件的快速拆裝，并且采用通正壓潔凈氣體的方式來實現(xiàn)維護過程中的潔凈控制，防止光學元件的

2、二次污染。
　　本文首先分析了光學元件在線可替換單元的結構特點以及現(xiàn)場維護環(huán)境，確定了在線維護方案，并完成了在線維護裝置的結構設計。采用有限元分析軟件對支撐架結構進行了應力分析。為了實現(xiàn)維護過程的高效性，本文對裝載晶體元件的潔凈箱進行了輕量化設計，實現(xiàn)了潔凈箱的結構優(yōu)化。
　　然后，基于計算流體動力學理論以及FLUENT仿真軟件，建立了維護過程中通正壓潔凈氣體時的流體域仿真模型，對潔凈箱內部的氣相流場進行了仿真研究，獲得了正

3、壓潔凈氣體對外界污染空氣的隔離效果以及流場速度的分布規(guī)律。
　　在氣相流場的基礎上，借助氣固兩相流的仿真原理，對潔凈箱內部固相顆粒物的運動軌跡進行了仿真分析，研究了不同進氣量對潔凈狀態(tài)的影響規(guī)律。通過對不同工況下仿真模型的數值計算，得到了不同安裝順序時潔凈箱內部潔凈狀態(tài)的變化規(guī)律。
　　最后，本文搭建了潔凈箱潔凈狀態(tài)的實驗檢測系統(tǒng)，采用所設計的潔凈箱，進行了現(xiàn)場通正壓潔凈氣體的實驗驗證，檢測了不同條件下的氣流速度分布、潔凈箱