ITER鐵磁性屏蔽塊分布的優(yōu)化與環(huán)向磁場波紋度的抑制分析.pdf

1、ITER(InternationalThermonuclearExperimentalReactor)項目是未來實現(xiàn)從熱核聚變實驗上升到實際應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，為人類更好的研究核聚變反應(yīng)奠定了重要基礎(chǔ)。在熱核聚變反應(yīng)堆中，環(huán)向磁場線圈(TFC)系統(tǒng)由18個D形線圈組成，其每兩個線圈之間的環(huán)向角度是20°，由于線圈的環(huán)向不連續(xù)性，相鄰線圈之間磁場會減弱，這種現(xiàn)象會導(dǎo)致來自等離子體內(nèi)部高能粒子的能量損些，包括α粒子和其他高能粒子。能量損失不僅對

2、反應(yīng)的能量平衡有影響，而且對于限制ITER熱載荷的流失也非常不利，所以，如何控制環(huán)向磁場的不均勻性成為了在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一個重要問題。
　　針對磁場不均勻性的問題，本文首先引出了中子屏蔽層和磁場波紋度的概念，對于如何有效降低環(huán)向磁場波紋度的問題，作者采用了在中子屏蔽層中添加一定數(shù)量和空間分布的鐵磁性屏蔽塊的方法，這種方法在很多托卡馬卡裝置中得到了廣泛應(yīng)用。
　　本文闡述了中子屏蔽結(jié)構(gòu)的概念模型、結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則、使用材料和中子屏蔽

3、結(jié)構(gòu)的詳細設(shè)計過程，介紹了環(huán)向磁場線圈的發(fā)展概況和其制造過程。作者建立了完整的有限元模型，采用了在中子屏蔽層中逐步添加鐵磁性屏蔽塊的方法，對環(huán)向磁場波紋度進行了模擬分析。結(jié)果表明，通過上述方法等離子體周圍環(huán)向磁場的不均勻性得到了有效的控制，等離子體邊緣的磁場波紋度峰值成功降低至0.4％以下，驗證了現(xiàn)有模型中鐵磁性中子屏蔽塊分布的合理性。此外，考慮到鐵磁性中子屏蔽塊在磁場中會受到電磁力的作用，文章施加了等離子體激勵、環(huán)向磁場激勵和極向磁場