CFETR偏滤器模块远程操作支撑结构设计与仿真分析

根据远程操作的要求，研究了适合CFETR偏滤器模块远程操作的内外支撑结构设计：内支撑是球形结构，外支撑是齿轮齿条结构，即齿轮齿条设计方案。在虚拟环境中将设计的支撑结构进行了仿真，验证了该结构在安装过程中的可行性。结果表明，所设计的齿轮齿条方案能满足CFETR偏滤器模块的远程操作要求，在该支撑的作用下，偏滤器模块在真空室里能够被固定约束住。     

CFETR雪花偏滤器位形放电模拟及电磁仿真分析

采用TSC程序对中国聚变工程实验堆CFETR装置进行放电模拟,得到了下单零偏滤器和雪花偏滤器放电位形,将TSC中两种偏滤器放电位形的模拟结果,作为源项导入到有限元分析软件进行电磁仿真计算,在已建立的CFETR包层及偏滤器等三维仿真模型上,对两种偏滤器放电位形下的包层和偏滤器等部件进行电磁载荷分析和对比,结果可为CFETR的物理和工程设计提供参考。     

CFETR偏滤器靶板的概念设计与分析

基于以前的偏滤器研究,提出了中国核聚变工程实验堆(CFETR)偏滤器靶板的概念设计。在最差工况下进行的热工水力分析和力学分析表明,应力和温度都在允许范围内,验证了该设计模型的可靠性。该概念模型和对其所做的分析可以为以后的工程设计提供参考。     

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基于以前的偏滤器研究,提出了中国核聚变工程实验堆(CFETR)偏滤器靶板的概念设计.在最差工况下进行的热工水力分析和力学分析表明,应力和温度都在允许范围内,验证了该设计模型的可靠性.该概念模型和对其所做的分析可以为以后的工程设计提供参考.     

CFETR 产氚包层与偏滤器部件在热室内维修 与退役流程的概念设计

为保证聚变堆环境的核安全,需要在热室内及时对产氚包层及偏滤器进行检测、维修或退役处理。 针对 CFETR 产氚包层与偏滤器结构特点,设计了一套在热室内维修与退役处理的工作流程,包括放射性废物处 理、核去污、除氚等关键工艺,并参照 ITER 设计,遵循 ALARA 原则,完成了热室内各功能区域的放射性分级。     

多喷嘴氦冷偏滤器的优化与分析

利用ANSYS/CFX对聚变堆氦冷多喷嘴冷却偏滤器模块在相同高热负荷条件但不同冷却条件下进行了有限元数值分析,得到了偏滤器冷却单元的温度和换热系数分布图,将该温度场作为结构力学分析的加载条件,利用ANSYS/Mechanical对冷却模块进行了稳态条件下的结构应力分析,得到了具有不同结构参数的偏滤器模块的应力分布。通过分析各结构参数对偏滤器模型的热应力的影响,对结构参数进行筛选,得到内应力相对较低的结构设计,从而优化多喷嘴氦冷偏滤器结构。     

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利用ANSYS/CFX对聚变堆氦冷多喷嘴冷却偏滤器模块在相同高热负荷条件但不同冷却条件下进行了有限元数值分析,得到了偏滤器冷却单元的温度和换热系数分布图,将该温度场作为结构力学分析的加载条件,利用ANSYS/Mechanical对冷却模块进行了稳态条件下的结构应力分析,得到了具有不同结构参数的偏滤器模块的应力分布.通过分析各结构参数对偏滤器模型的热应力的影响,对结构参数进行筛选,得到内应力相对较低的结构设计,从而优化多喷嘴氦冷偏滤器结构.     

HL-2M上偏滤器结构初步设计 及关键制造工艺预研

在充分考虑HL-2M装置的物理目标后，将位于真空室内顶部的上偏滤器设计成“W”形的模块化结构。单个模块由SS-316L背板、石墨块、石墨箔及各类紧固件等组成，模块两端仅通过纬环和焊接螺柱与真空室壳体固定。这种结构为诊断部件提供了尽可能多的空间。利用有限元分析方法，对上偏滤器模块进行了电磁力、结构和热应力等分析。通过优化支撑结构、螺柱数量等，使得偏滤器结构能够满足各类工况条件。最后完成了关键制造工艺的预研，包括焊接工艺、深孔钻工艺、装配、非标紧固件研制等。检测数据表明，预制件最终安装面(石墨块轮廓)与标准模板之间的间隙＜1mm，各相邻石墨之间的间隙≤0.5mm，错边≤0.5±0.2mm，且整个模块的漏率<2.5×10-10 Pa·m3·s-1。这些结果为HL-2M上偏滤器的正式加工提供了支撑。     

W/RAFM 钢偏滤器靶板的结构分析与寿命预测

探究RAFM 钢作为偏滤器靶板热沉的替换材料，验证其在3 种不同工况下的结构强度并预测其在交变载荷下的疲劳寿命。得出3S_m 法则下W/RAFM 钢偏滤器靶板最大可承受热负荷为8MW·m⁻²。结合中国聚变工程实验堆(CFETR)的设计目标，如果以ITER 偏滤器两年运行周期为设计准则，最大承受热负荷为7MW·m⁻²。考虑到偏滤器靶板区域呈现高热负荷低中子辐照、挡板和DOME板区域低热负荷高中子辐照特性，可以采用W/Cu 和W/RAFM 双路偏滤器靶板的结构设计。     

FEB-E偏滤器结构的优化设计

在参考ITER和JT-60U等先进偏滤器结构的基础上，结合FEB-E的实际要求，对原来的FEB开放式偏滤器进行了结构的优化设计，并介绍了FEB-E偏滤器结构的设计特点。     

晕电流作用下EAST上偏滤器靶板的可靠性研究

通过建立晕电流峰值分布的高斯混合模型,结合靶板结构的极限状态方程,利用Monte Carlo 方法开展了晕电流作用下EAST 上偏滤器靶板的可靠性研究。研究结果表明,在晕电流作用下,EAST 上偏滤器靶板具有极高的可靠性。这一结果为EAST 上偏滤器以及CFETR 的可靠性研究提供了参考。     

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介绍了EAST超导托卡马克偏滤器的最新冷却模块结构。利用FLUENT有限元软件对不同参数下的模型进行了稳态热分析,定量研究了冷却模块换热能力随各参数的变化规律。针对EAST装置给出了初步优化的参数范围,为水冷钨铜偏滤器的设计制造提供了参考。这对于托卡马克装置及聚变堆偏滤器研究具有十分重要的意义。     

CFETR氦冷偏滤器初步设计与分析

基于中国聚变工程试验堆(CFETR)偏滤器位形,初步设计了指状、平板和T形三种氦冷偏滤器模型,在10MPa入口氦压力、10MW?m-2稳态热负荷下,分别对其进行传热数值分析.通过优化结构设计和氦入口参数,降低了靶板工作温度,探索了三种单元结构靶板处理高热负载的能力.在20MW?m-2的稳态热负荷下,对优化后的T形和指状...     

聚变堆熔盐冷却偏滤器靶板结构设计与分析

为提高偏滤器的抗中子辐照能力,兼顾高热承载能力和聚变堆经济性的需要,提出了基于熔盐冷却(MSC)的偏滤器靶板结构设计。它采用FLiNaK作为冷却剂,钨镧合金为热沉材料,钨为第一壁材料。通过数值计算评估了靶板的热负荷承载能力,并完成了偏滤器冷却剂回路设计,优化了偏滤器各模块之间的流量分配。此MSC偏滤器靶板设计可以有效去除10~15MW·m-2热负荷,为适应未来聚变堆偏滤器靶板发展的需要提供了一种设计解决方案。     

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主要针对偏滤器的单元结构进行了设计,重点研究了靶板表面结构的尺寸以及偏滤器靶板和拱顶两种水冷结构的几何参数、流动参数等对偏滤器结构和性能的影响。在此基础上,确定偏滤器单元结构设计和优化的指导原则,并针对偏滤器靶板和拱顶的水冷结构进行了高热负荷的热工水力试验,对偏滤器冷却结构的换热性能进行试验评估。最后,对偏滤器单元在热载荷、电磁载荷和机械载荷共同作用下的结构应力和安全性进行分析。     

钨偏滤器的单元结构设计以及相关实验研究

主要针对偏滤器的单元结构进行了设计,重点研究了靶板表面结构的尺寸以及偏滤器靶板和拱顶两种水冷结构的几何参数、流动参数等对偏滤器结构和性能的影响。在此基础上,确定偏滤器单元结构设计和优化的指导原则,并针对偏滤器靶板和拱顶的水冷结构进行了高热负荷的热工水力试验,对偏滤器冷却结构的换热性能进行试验评估。最后,对偏滤器单元在热载荷、电磁载荷和机械载荷共同作用下的结构应力和安全性进行分析。     

聚变堆熔盐冷却偏滤器靶板结构设计与分析

为提高偏滤器的抗中子辐照能力,兼顾高热承载能力和聚变堆经济性的需要,提出了基于熔盐冷却(MSC)的偏滤器靶板结构设计。它采用FLiNaK作为冷却剂,钨镧合金为热沉材料,钨为第一壁材料。通过数值计算评估了靶板的热负荷承载能力,并完成了偏滤器冷却剂回路设计,优化了偏滤器各模块之间的流量分配。此MSC偏滤器靶板设计可以有效去除10~15MW•m^-2热负荷,为适应未来聚变堆偏滤器靶板发展的需要提供了一种设计解决方案。     

HL-2M偏滤器结构动力学分析

 用有限元软件分析了动载荷作用下的偏滤器结构动力学响应。通过对动力学和静力学计算结果的对比，确定载荷的动态放大因子。计算结果表明，所设计的偏滤器结构在瞬态电磁力载荷作用下能满足设计准则的要求。     

偏滤器钨铜单体水冷模块热特性数值模拟研究

超导托卡马克偏滤器稳态热流密度在10 MW/m~2以上,是核聚变反应堆中的关键部件。目前钨铜水冷结构在超导托卡马克偏滤器中的应用最为广泛。这个结构中,无氧铜管与铬锆铜铜管交界面存在温度最高点。如果长期处在高温状态,该处结构将首先被烧坏,从而导致部件失效,影响反应堆的稳定性和安全性。因此,该点成为关键,研究它的温度变化规律,对超导托卡马克核聚变反应堆设计具有重要意义。本文利用F1uent的VOF多相流模型对偏滤器内部的水冷结构进行了模拟,选取圆管和方管水冷单元,研究不同管道尺寸和不同热流密度条件下关键点的温度变化和流道的阻力特性,获得了较优的冷却管结构,为超导托卡马克偏滤器的设计提供了指导。     

EAST 钨偏滤器外靶板热工水力分析

为提高EAST 偏滤器的抗热载和排热能力,将偏滤器第一壁的材料由原来的石墨改为钨,在结构上,靶板采用了类ITER 的单块结构,支撑和冷却采用一体化的盒式结构。确定了EAST 钨偏滤器的冷却结构后,通过水管的流固耦合传热模型,分析了外靶板在紊流冷却方式下的散热情况。同时计算了在水冷系统失效的情况下,偏滤器外靶板的危险区域在3、5、8、10MW·m^-2 热流密度下的瞬态温度分布情况。结果表明,水流速度在4m·s^-1 时, 水管可以承受峰值功率10MW·m^-2 的热流密度,能够很好地满足EAST 装置运行的排热要求。