HT—7托卡马克装置的外真空室改造设计

ＨＴ－７超导托卡马克装置是我国第一台具有超导环向场磁体系统的专用于进行核聚变科学研究实验的大型科学研究设备。它的最主要的结构特点是多层嵌套结构，外真空室是ＨＴ－７装置的多层嵌套结构的最外一层，它的密封性能和结构的可靠性对于整个装置具有决定性的影响。所以，确定密封结构和选择密土间外真空室改造设计的关键问题。

反质子和离子加速器收集环的超导二极磁体设计

介绍了德国FAIR工程中的收集环(CR)超导二极磁体的工程设计。用CATIA软件建立了CR超导二极磁体的三维模型,并用ANSYS软件对建立的1/4模型进行了磁场和电磁力的分析,基于磁场分析对线圈盒进行了位移和应力的初步分析,并对磁体失超后液氦容器可能出现的最大位移和最大应力进行了分析。进行的分析研究为实验磁体和产品磁体的制造提供了必要的参数。

FAIR收集环超导二极磁体支撑设计与热负荷分析

为保证FAIR收集环(Collector ring-CR)超导二极磁体工作过程中的磁场位形符合设计要求,同时保证由磁体支撑带来的热负荷小于设计要求,用CATIA软件建立了不同结构的磁体支撑3D模型,并用ANSYS有限元分析软件对建立的模型进行了低温热负荷分析和结构分析。通过比较分析的结果和对磁体支撑结构进行的进一步优化,确定了316LN+G10材料的支撑结构,为收集环超导二极磁体工程制造提供了参考。

大型超导电缆交流损耗的计算

给出了超导电缆交流损耗的表达式。使用这些表达式 ,并基于 HT- 7U极向场线圈系统在等离子体建立时的电流波形 ,计算了 AC损耗在 PF导体上的能量沉积。

ITER校正场线圈等效材料属性有限元分析

校正场线圈是ITER大型超导磁体系统的重要组成部分,其线圈体由多种材料组成且周期性排列,对其等效材料属性预测很重要。目前主要采用基于均匀化理论的有限元方法,但其处理过程复杂。本文提出了基于广义虎克定律的有限元方法,使求解过程更简便。分析对比两种方法,后一种方法处理过程更简单,结果更精确,所得结果为校正场线圈的结构分析和热分析提供了必要的参数。

HT-7UPF导体的设计及其稳定性分析

使用简单地功率和能量平衡关系,分析了CICC(Cable-in-Conduit-Conductor)型超导体的稳定性。为了导体的设计,推导出一些仅含有超导电缆几何因子和导体运行参数的表达式。最后给了一种HT-7U极向场PF(Poloidalfield)线圈导体的设计结果。

ITER校正场线圈的结构分析

阐述了ITER校正场线圈的结构及其支撑设计。运用有限元法,对正常运行状态下的线圈进行电磁分析,据此对线圈进行了结构分析,对支撑的位置进行优化分析。初步论证了校正场系统结构的安全可靠性。

欧洲FAIR中超导二极磁体样机的初步设计与分析

介绍了欧洲FAIR超导二极磁体样机设计的背景及设计要求,以及磁体样机的几个大部件及其作用。用有限元分析软件ANSYS进行了线圈电磁性能分析,得到其磁场、电感、储能随电流的变化曲线,并对其中的一个部件线圈盒进行了结构分析,为下一步的设计提供参考。

HT-7U装置环向场线圈涡流损耗分析

文章分析了由等离子体电流和真空室感应电流在HT－7U装置环向场超导磁体中产生的涡流损耗。超导磁体中变化的磁场被分解为切向和法向两个分量，通过将超导线圈分为适当单元可求出磁场两个分量产生的涡流损耗。文中给出涡流损耗的分布及其随时间变化情况。计算结果表明涡流损耗不仅沿线圈周长分布不均匀而且在线圈的断面上也不均匀。

激光焊接316LN平板对接焊试验中气孔成因初探

在激光自熔焊接5 mm厚316LN平板对接焊系列试验时,产生了气孔.为探讨气孔成因,在试验中先后改变了保护气体流量、保护气体种类及被焊母材,同时焊后借助扫描电镜、光学显微镜、X射线能谱以及对母材进行化学成分分析等手段对试验结果进行分析.结果表明,焊缝中气孔呈圆形,气孔形成中常伴随着夹杂物,以氢气孔为主.其中1号材料焊接时焊缝是先以δ结晶模式,而这种结晶模式导致气孔敏感性较大,其显微金相组织也证实存在δ相,氩气不纯也是气孔成因之一.

HT-7U装置环电压建立过程

由于真空室的屏蔽作用 ,当极向磁场变化时等离子体区域的磁场不能随极向磁场同时变化 ,环电压的建立存在一增长过程。研究结果表明 ,环电压延迟的时间常数与真空室的等效时间常数一致。在真空室等效时间常数确定的情况下 ,可以确定环电压上升过程。HT- 7U装置环电压建立过程大约需要 2 0

FAIR收集环二极超导磁体电流引线的概念设计

阐述了FAIR收集环二极超导磁体电流引线的基本原理,给出了电流引线的主要参数及初步设计方案,提出了使用复合材料和通过结构优化以减小电流引线的漏热,并根据电流引线的传热特性进行了漏热的分析和计算,实验结果验证了概念设计的可行性。

ITER用校正线圈管内电缆导体稳定性分析

管内电缆导体(cable-in-conduit conductor,CICC)是目前为止大型低温超导磁体的首选导体,CICC在超导储能磁体及大型超导核聚变实验装置中的应用具有不可比拟的优越性。CICC的稳定性对其实际应用起着重要影响,因此开展关于CICC稳定性的研究对于推广CICC的应用有着重要的实际意义。利用一维数学模型(Gandalf软件)对ITER校正线圈(CC)CICC的稳定性进行仿真,研究了运行电流、运行磁场和He质量流速率对CICC的稳定性裕度影响;同时,将基于热平衡方程的理论结果和仿真实验结果进行比较,验证了理论的可靠性和软件的实用性。

FAIR工程中CR二极超导磁体样机的结构分析

介绍了德国FAIR(The Facility for Antiproton and Ion Research)工程中收集环CR(Collector Ring)二极超导磁体的结构设计;用CATIA软件建立了CR二极超导磁体的三维模型,并用有限元分析软件ANSYS对建立的模型进行了磁场和电磁力的分析;基于磁场分析对线圈盒进行了位移和应力的分析;对磁体失超后液氦容器可能出现的最大位移和最大应力进行了分析,为正式磁体的制造提供了必要的参数。

FAIR收集环二极超导实验磁体的研究

为验证国际反质子和离子加速器(Facility for Antiproton and Ion Research-FAIR)收集环(Collector Ring-CR)二极超导磁体工程设计的可靠性,设计并制造了用于导体性能测试的实验磁体,借助基于有限元的ANSYS软件对其进行了分析,达到了实验磁体的强度要求,实验结果表明导体在低温下性能稳定。进行的研究为收集环二极超导磁体的研发提供了有益的参考。

HT-7U大型超导托卡马克装置极向场CS线圈的强度分析

从结构的观点出发，将ＣＳ线圈作为一个由复合材料组成的厚壁筒来考虑，详尽地计算了在各种载荷条件下ＣＳ的应力及应变。计算结果表明，ＣＳ在轴向预紧力下径向自支撑和绝缘层的强度均满足设计要求。

HT—7U大型超导托卡马克装置极向场线圈的电动力分析

采用ＰＦＦＩＦＦＰＳ软件计算ＰＦ线圈的电动力。结果发现：ＰＦ中的最大电动力位于ＮＯ．５～６号线圈内；三对外部线圈中的最大电动力位于ＮＯ．７～８号线圈内。这将为使用有限元分析系统（ＣＯＳＭＯＳ／Ｍ２．

新型聚变堆用超导材料Nb_3Al的研究现状

未来聚变堆中等离子体能量密度的提高对超导磁体中导体在高场下的载流能力和抗应变能力提出了更高的要求。和已大规模应用的Nb3Sn相比,A15型金属间化合物Nb3Al超导材料在高场下的本征临界电流密度更高,且具有更优异的抗应变能力。经过近三十年的持续研究,Nb3Al的性能得到大幅提高,已成为新型聚变堆用极具潜力的超导材料,目前其股线和导体的性能以及制造工艺仍有待进一步的提高和优化。文中将介绍这一新型聚变堆用超导材料的制备和应用研究现状,以及它带给人们的挑战和机遇,并展望了我国对Nb3Al研究和开发的前景。

ITER校正场线圈圆弧段真空压力浸渍充模数值模拟与实验

为优化国际热核聚变实验堆校正场线圈的真空压力浸渍工艺,对线圈圆弧段的充模过程进行了基于Darcy定律的数值模拟和工艺实验。对比了4种注胶方案的流动前沿和压力分布,确定了高效并能减少残留空隙的方案。优化的注胶口位置为沿长度方向1/4和3/4处,出胶口位置为沿长度方向两端和中间处。按优化工艺进行了试验,实测充模时间7.62×103 s,与模拟时间7.67×103 s接近。CT扫描显示试样内部被树脂完全填充,仅有少量空隙,大小约为100-200μm。试样绝缘性能优良,在10kV下漏电流小于1μA。试验结果表明了工艺模拟的可靠性,模拟方法可应用到整个线圈中,确定方案和技术参数。

ITER校正场底部线圈结构的有限元分析

采用有限元法(FEM)研究了ITER装置中超导校正场底部线圈(BCC)结构的力学性能。针对BCC结构各组合部件三个方向尺寸的巨大差异,将BCC结构均匀化模型和局部细化模型分步组合,通过有限元分析获得了整体结构和薄弱部位各材料的位移场和应力场。针对BCC结构提出了支撑部位螺栓中预紧力的确定方法,用有限元法得出合理的螺栓预紧力,可用于指导BCC结构的安装。