托卡馬克RMP線圈的等離子體電磁仿真研究.pdf

1、為了解決能源問題，受控熱核聚變研究迫在眉睫。在磁約束核聚變研究中，高約束（H）模放電實驗?zāi)軌蛟黾蛹s束時間，這對于聚變研究具有重大意義，是磁約束核聚變研究的主要方向。因此，國內(nèi)聚變研究機構(gòu)正在設(shè)計以高約束模放電為主的新型托卡馬克。然而，由于高約束模放電具有很高的運行參數(shù)，這會發(fā)生邊緣局域模（ELM）、電阻壁模（RWM）等一些磁流體（MHD）不穩(wěn)定性。這對于實現(xiàn)聚變反應(yīng)是非常不利的影響。
　　為了控制高約束模放電實驗中的磁流體不穩(wěn)定性

2、，從而保障能夠順利進行對具有高參數(shù)等離子體的高約束模放電進行研究。新型托卡馬克裝置將會在其真空室內(nèi)部安裝16個鞍形共振磁擾動（RMP）線圈，每個線圈為4匝，其中中平面上面的布置8個線圈，下部與之對稱。線圈設(shè)計通過的最大電流為15 kA。內(nèi)部RMP線圈需要解決在非常有限的空間內(nèi)實現(xiàn)固定支撐、絕緣、真空密封等難題，且線圈要能夠承受較大的電磁載荷和熱載荷。
　　本文上的主要研究內(nèi)容和目的是：通過對 RMP線圈支撐進行受力分析和計算在新型

3、托卡馬克等離子體放電實驗中 RMP線圈受到的電磁載荷，從而計算出RMP線圈在各種放電位形下的機械形變，并根據(jù)設(shè)計模型的結(jié)構(gòu)特點驗證其合理性并提供優(yōu)化和該進建議。具體工作內(nèi)容如下：
　　1.使用SolidWorks建立RMP線圈機械模型。
　　2.使用ANSYS workbench對RMP線圈支撐結(jié)構(gòu)進行受力分析，為后面進行的電磁載荷計算之后求出機械形變做鋪墊。
　　3.用 ANSYS APDL建立 RMP線圈極向場分析

4、模型。并對等離子體放電實驗中常見的的幾種極向場位形進行仿真，得出其磁場位形分布。然后再加載極向場放電位形電流負載的同時在RMP加載15KA的最大設(shè)計電流計算RMP線圈上受到的電磁力負載。最后根據(jù)些負載與前面計算的支撐結(jié)構(gòu)剛度計算出 RMP支撐結(jié)構(gòu)的形變量，并根據(jù)模型的結(jié)構(gòu)特點分析其合理性和優(yōu)化建議。
　　4.用ANSYS APDL建立 RMP線圈環(huán)向場分析模型。根據(jù)環(huán)向場的最大電流，計算出RMP線圈受到環(huán)向場線圈負載，并分析RMP