CFETR真空室射線檢測布片工裝設(shè)計.pdf

1、能源短缺以及化石能源使用過程中帶來的環(huán)境污染已經(jīng)成為阻礙經(jīng)濟的增長和困擾人類社會可持續(xù)發(fā)展及生存的瓶頸。為了解決限制人類發(fā)展的能源問題，進行對聚變能研究。研究發(fā)現(xiàn)聚變反應(yīng)堆本身是安全的，沒有核泄漏、核輻射等潛在威脅人類生命安全的因素，且核聚變能的原料是氘氚，地球藏量相當豐富，是清潔安全的理想能源。因此，核聚變能源被認為是人類未來的永久能源，開發(fā)核聚變能具有極其重大的科學意義和戰(zhàn)略意義。
　　真空室作為未來聚變堆主體，是提供等離子體

2、穩(wěn)態(tài)運行環(huán)境的核心容器部件。目前，我國未來聚變堆還處于概念設(shè)計階段，對于真空室制造過程中必須涉及到的一些技術(shù)難題進行深入研究意義重大。在研究這些關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，完成一件全尺寸截面的真空室1/8扇區(qū)的制造，并以此作為將來開展聚變堆真空室內(nèi)部部件裝配，檢測，遙操作等工程物理試驗的實物平臺，使我國在未來聚變堆真空室的制造技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)實質(zhì)性突破，躋身國際先進行列。
　　中國聚變工程試驗堆(CFETR)真空室體積龐大不能一次加工完成，真空

3、室分成16個扇區(qū)進行加工組裝，2個1/16扇區(qū)組通過補償環(huán)對焊成一個1/8真空室。真空室運行過程中要求具有極高的穩(wěn)定性和可靠性。1/16扇區(qū)組對焊可能存在焊接缺陷影響未來真空室的可靠性，因此檢測1/16扇區(qū)組對焊處的焊接質(zhì)量對保證未來聚變堆整個反應(yīng)裝置能夠安全運行具有重要意義。
　　通過查閱大量文獻，首先對國內(nèi)外真空室研究現(xiàn)狀進行分析，了解焊縫檢測常用方法，通過對比檢測方法的特點，對內(nèi)殼焊縫提出了射線檢測理論的方法。真空室為雙殼體

4、結(jié)構(gòu)，兩殼體之間距離變化范圍為180-280mm，兩殼體間設(shè)有加強筋，兩相鄰筋板間的距離為300mm，焊縫在兩筋板間。為保證裝配精度，2個1/16扇區(qū)組焊接時在豎直面內(nèi)進行吊裝，1/8真空室豎直面內(nèi)截面為D型，則產(chǎn)生D型焊縫。此處射線檢測存在人工布片空間不足、膠片定位難、檢測空間變化等問題。為解決上述檢測難題設(shè)計一種輔助工裝能夠?qū)崿F(xiàn)在內(nèi)外殼體間進行自動化布片，完成射線檢測。布片裝置能滿足在內(nèi)外殼體狹小可變的空間內(nèi)自由行進，且能夠?qū)⒌灼瑴?/p>

5、確的送至預(yù)定位置，并能保證底片與焊縫貼合，在射線檢測完成后將膠片送出。
　　根據(jù)檢測空間變化特點總結(jié)布片工裝所要滿足射線檢測的所有功能。將功能進行分解，分別建立爬行支撐部分、布片機構(gòu)、曲柄搖桿機構(gòu)。將各機構(gòu)進行整合建立三維模型，根據(jù)三維模型在不同檢測工況下的運行情況，計算各結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)。同時為保證射線檢測的準確性，對膠片定位裝置進行設(shè)計計算。
　　實際檢測工況時真空室為豎直狀態(tài)，分析布片工裝在整個布片過程中最大受力位置進行