聚变强磁场下真空测量电离规结构及阴极灯丝优化研究

基于强磁场环境中托卡马克装置偏滤器中性粒子压力快速测量,使用普通热阴极电离计,难以实现托卡马克偏滤器实验运行的原位精确测量。文章针对普通热阴极电离计的结构特点,首先探究了强磁场下,阴极发射电子的运动轨迹受磁场约束对规管灵敏度的影响。应用有限元方法,计算分析了阴极灯丝受电动力以及热应力和电动力耦合作用下发生形变的规律,得到阴极灯丝应力、总变形量和轴向变形量数据以及阴极灯丝的热力性能不受加热电流变化影响的结论。提出可在强磁场下稳定工作的规管结构设计方案,得到阴极灯丝优化结果,为聚变装置强磁场下真空测量快规的优化设计提供参考。

CFETR偏滤器概念设计

偏滤器是托卡马克装置——中国聚变工程实验堆(China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR)的核心部件之一,是高温等离子体与材料直接接触的过渡区域。本文在满足CFETR总体设计要求和设计依据的前提下,针对不同的等离子体位型(类ITER和雪花等离子体位型),设计了同一盒体支撑的3种偏滤器结构,即类ITER偏滤器、雪花偏滤器和类ITER-雪花偏滤器,并对类ITER偏滤器结构进行了详细设计,包括第一壁设计、两侧支撑轨道设计、冷却系统设计和抽气系统设计。通过计算磁力线膨胀系数,验证了3种偏滤器结构设计的合理性,为偏滤器结构进一步优化和改进提供了必要的理论依据。