中国环流器二号A装置(HL-2A)工程研制

中国环流器二号A装置(HL 2A)(设计指标:大半径1.65m、小半径0 4m、环向磁场2 8T、环向等离子体电流480kA)是我国已建成的第一个偏滤器托卡马克实验型磁约束聚变装置。HL 2A装置的首要研究目标是利用其独特的大体积极向偏滤器在高参数等离子体条件下开展与偏滤器位形运行有关的研究。本文总结了HL 2A装置工程设计、制造与安装、工程调试等研制的主要内容和关键技术。工程调试和初步物理实验的结果表明:HL 2A装置的主要工程参数和性能已具备开展物理实验的条件,并已成功地运行于偏滤器位形。2003年11月底,HL 2A装置获得等离子体电流168kA,等离子体存在时间920ms,等离子体线平均密度1.7×1019m-3,环向磁场1 4T,极限真空度为4.6×10-6Pa。

HL-2A真空室预装抽气与检漏试验

4套前级汇总式分子泵三级抽气机组由包括4套3500L·s-1分子泵、2套600L·s-1罗茨增压泵和2套70L·s-1机械泵组成,对环有效抽速为6 4m3·s-1(H2)。用氦质谱检漏仪、四级场质谱计与氦质谱检漏仪相结合的方法分别进行了零部件和真空室总体检漏,真空室总漏气率≤1.2×10-5Pa·m3·s-1。采用有效除气措施后,HL 2A真空室预装本底压强为1.1×10-4Pa。

基于ANSYS的ITER重力支撑系统的热应力分析

针对国际热核实验反应堆(ITER)重力支撑系统具有周期对称性的特点,提出了ITER重力支撑系统的有限元模型的建模方法。应用ANSYS软件,采用精度较高且计算规模又可接受的单元网格划分方法,得到了网格划分图,建立了ITER重力支撑系统环向20°三维有限元模型,并对该模型进行了稳态热分析、热-结构耦合分析。获得了ITER重力支撑系统各零件的热应力分布及最大热应力,并分析了这些零件的强度。热应力分析的结果为ITER重力支撑系统的设计或改进提供了可靠的理论依据。

静载荷与地震载荷作用下ITER重力支撑系统有限元静力分析

针对ITER重力支撑系统的特点,提出了ITER重力支撑系统的有限元静力分析方法。应用AN-SYS软件,建立了ITER重力支撑系统三维实体模型。采用精度比较高,且计算规模又可以接受的单元网格划分方法,进行网格划分。在Volume之间的界面上定义接触单元。得到了支撑系统有限元模型。对同时受静载荷与地震载荷作用的ITER重力支撑系统进行了有限元静力分析。获得了支撑系统各零件的应力分布及最大应力,分析了这些零件的强度。结果表明:TF腿、韧性板、环形支撑和支撑圆柱的最大应力分别出现在TF腿与等效环向壳连接处、韧性板与其下法兰焊接的拐角处、环形支撑上端面与其内部加强筋的交接处、支撑圆柱的上端面,这些最大应力都小于其相应的许用应力,按照ASME压力容器评定标准,支撑系统各零件均满足强度要求。静力分析的结果为ITER重力支撑系统的设计或改进提供了可靠的理论依据。

基于ANSYS的ITER重力支撑系统特征值屈曲分析

针对ITER重力支撑系统的结构特点,应用有限元软件ANSYS,建立了ITER重力支撑系统的有限元模型。采用Block Lanczos方法对ITER重力支撑系统在静载荷与地震载荷同时作用下的稳定性进行了特征值屈曲分析,求出了ITER重力支撑系统的前3阶屈曲特征值和特征值屈曲模态。结果表明ITER重力支撑系统不会发生屈曲,韧性板是整个支撑系统中最易发生屈曲的零件。屈曲分析的结果对ITER装置的设计与改进具有一定的指导意义。

静载荷作用下的ITER重力支撑系统有限元静力分析

针对ITER重力支撑系统的特点,提出了ITER重力支撑系统的有限元静力分析方法。应用ANSYS软件,建立了ITER重力支撑系统三维实体模型。采用精度比较高,且计算规模又可以接受的单元网格划分方法,进行网格划分。在Volume之间的界面上定义接触单元。得到了支撑系统有限元模型。对受静负载作用的ITER重力支撑系统进行了有限元静力分析。获得了支撑系统各零件的应力分布及最大应力,分析了这些零件的强度。静力分析的结果为ITER重力支撑系统的设计或改进提供了可靠的理论依据。

HL-2A托卡马克真空系统的烘烤试验

简述了HL-2A托卡马克真空系统的组成及结构特点,介绍了真空系统的烘烤运行过程。通过真空系统的烘烤性能试验后,为HL-2A装置的放电调试运行积累了经验并提供大量的试验数据。

HL-2A偏滤器托卡马克真空室的预装

简述了HL 2A装置真空室及其结构特点 ,介绍了真空室的预装、抽空及检漏。真空室进行预装后可为HL

60kV-55A-2s离子源电极栅的热应力计算与分析

利用有限元单元法对60kV-55A-2s离子源地电极栅进行了热应力分析。在热载荷为1.0MW.m-2、冷却水流速为5m.s-1时,通过瞬态温度场计算得到了地电极栅达到热平衡时间为6s、2s时的最高温度低于100℃的结果。热应力场分析结果显示,电极的热变形属于二维翘曲;在载荷密度低于2.0MW.m-2时,电极栅可以保持在弹性变形范围内。

HL-1M中性束注入系统研制及中性束加热初步实验

ＨＬ－１Ｍ 中性束注入系统是在国家“八六三计划”的支持下，由中俄合作研制的。介绍了中性束注入系统及其各个子系统的性能参数及调试结果。

CFETR VVPSS中爆破片优化设计与疲劳分析

为了应对泄漏事故下真空室内的过压情况,防止腔室内相关组件的过压损害,设计了真空室超压保护系统(VVPSS)。VVPSS是利用泄放装置(爆破片组件和泄压阀组件)泄放过压气体。考虑CFETR真空室内部布置的大量冷却管路,一旦发生严重的泄漏事故需要采用大直径爆破片在短时间内泄放大量过压气体。而国内的生产商无生产大尺寸爆破片的经验,所以大尺寸爆破片的研究工作迫切需要进行。本文简要描述了真空室超压保护系统的总体工程设计;为了方便快速拆装,满足遥操作的要求,开展了爆破片组件设计;利用有限元分析方法(FEM)研究了爆破片的厚度、圆角半径和缝宽对其爆破性能的影响,获得了符合设计要求的爆破片尺寸;同时针对使用寿命要求,对爆破片进行疲劳分析研究,获得目前爆破片结构使用寿命,分析结果满足设计要求。

ITER聚变装置重力支撑静应力数值模拟

应用ANSYS软件对ITER聚变装置重力支撑结构进行了静应力有限元分析,模拟了重力支撑在工作过程中多种工况的应力变化情况。静应力计算结果表明,支撑结构各部件的应力低于材料的许用应力极限,因此支撑结构,尤其是21块韧性板部件能在各种工况下安全运行。

60kV离子源引出与加速系统的数值模拟

对 6 0kV、70A、2s离子源的四电极引出 加速系统进行了数值模拟。利用数值计算结果对系统进行了优化。在离子流密度为 0 2 4A·cm- 2 (束中H+ 1∶H+ 2 ∶H+ 3=0 .7∶0 .2∶0 .1)和离子源等离子体离子温度为 1eV时 ,由系统栅缝出射的束最大散角小于 1o。

中国聚变工程实验堆真空室超压保护系统中爆破片的选型与计算

参照相关标准,对聚变装置真空室超压保护系统(VVPSS)中爆破片进行了选型。结合VVPSS的工作要求,完成了爆破片的设计计算,初步得到爆破片直径为882mm,厚度为1mm。利用有限元分析软件对多种型号爆破片进行结构分析比较,最终选用了反拱环向开缝型爆破片。对最终选定的爆破片进行优化设计,使其达到设计要求。

高能强流负离子束系统束光学特性的数值模拟

基于负离子 -中性束注入器中强流负离子束引出与加速系统的特点所建立的数值模拟模型和计算程序 ,通过数值模拟研究了强流负离子束系统电磁场位形、几何参数、等离子体参数、束流密度和负离子剥离损失对负离子束光学特性的影响。对 8电极 80 0 ke V强流负离子束系统的初步优化结果表明 :对引出流密度为 2 1m A· cm-2 的 H-离子束 ,当负离子初始温度为 0 .2 e V时 ,由系统出射的 85%束散角可达到 0 .2 3o。

CFETR真空室超压保护系统管道设计与优化

真空室超压保护系统(VVPSS—Vacuum Vessel Pressure Suppression System)是中国聚变工程实验堆(CFETR—China Fusion Engineering Test Reactor)中重要的安全系统之一,它目的是预防在泄漏事故下,真空室和相关组件可能产生的过压损害。本文简述了VVPSS的总体设计和管道优化。主要介绍了VVPSS各个部件之间的联系和作用,初步得到管线布局;利用有限元分析软件对两种管路方案进行流体分析比较,得出对流体流动影响最小的方案;对是否能通过增加支路数目来减小爆破片的直径做出了初步探究,为核聚变装置中真空室超压保护系统的设计提供一定的参考依据。

CFETR真空室超压保护系统管道设计与优化

真空室超压保护系统(VVPSS—Vacuum Vessel Pressure Suppression System)是中国聚变工程实验堆(CFETR—China Fusion Engineering Test Reactor)中重要的安全系统之一,它目的是预防在泄漏事故下,真空室和相关组件可能产生的过压损害。本文简述了VVPSS的总体设计和管道优化。主要介绍了VVPSS各个部件之间的联系和作用,初步得到管线布局;利用有限元分析软件对两种管路方案进行流体分析比较,得出对流体流动影响最小的方案;对是否能通过增加支路数目来减小爆破片的直径做出了初步探究,为核聚变装置中真空室超压保护系统的设计提供一定的参考依据。

环境空气中低浓度氡气测量方法的研究

本文研究了一种对环境空气中微量氡的测量方法,应用活性碳吸收管进行浓集采样,加热解析后测量放射性。吸附效率在25℃约90％,在10℃约98％。解析效率99.6％。本法方便实用,测定误差小于10％,在一般情况下约为5％。