ITER縱向場磁體過渡饋線系統(tǒng)的設(shè)計與分析.pdf

1、縱向場磁體饋線系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成向國際熱核聚變實驗堆(ITER)的縱場超導(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)的過渡饋線是長達(dá)11米的直線段,連接著內(nèi)饋線和S彎盒,位于主機杜瓦的外部,是超導(dǎo)母線、冷卻管及測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)計和分析的難

2、度。目前饋線系統(tǒng)的設(shè)計和制造的質(zhì)量,對于縱場磁體系統(tǒng)、甚至整個ITER.裝置能否正常運行,起著十分重要的作用。
　　 本課題對過渡饋線系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計,并通過對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析及傳熱分析,驗證所設(shè)計結(jié)構(gòu)的可靠性,為ITER的工程設(shè)計提供合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　 本文首先根據(jù)ITER.縱場磁體饋線系統(tǒng)的工程要求,利用三維建模軟件CATIA對過渡饋線系統(tǒng)的相關(guān)部分進(jìn)行了詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計,設(shè)計了以內(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)計工作,并進(jìn)行了一些方案對比及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化:然后采用有限元分析方法對過渡饋線的典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)溫度場分析,獲得了穩(wěn)態(tài)時的結(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)鍵部件降溫的時間歷程曲線,確定了整個降溫過程所需的時間。最后通過對關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)強度分析,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,以驗證結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行性,并根據(jù)分析結(jié)果提出了對冷