烘烤工况下的ITER中子屏蔽块整体结构分析

中子屏蔽块分布于国际热核聚变实验堆(ITER)超导托卡马克真空室双层壳体内部,由多个组件装配而成,用于屏蔽核聚变产生的中子。在烘烤工况下,承受螺栓预紧力作用的中子屏蔽块受200℃烘烤温度的影响,产生热应力。为校核在烘烤温度下中子屏蔽块的应力强度,本文采用ANSYS软件对其整个装配体进行整体结构分析。分析中将螺栓预紧力导致的模型位移作为边界条件,分预紧力载荷、温度载荷、重力载荷等载荷步进行热-结构耦合分析,分析结果按照ASME评定标准可以表明,中子屏蔽块各组件的最大应力强度在许用应力之内,满足结构强度要求。该分析的类型是典型的多接触高度非线性分析,对模型网格化和接触对设置的质量要求较高,处理不当会导致分析计算不收敛,同时该分析能正确地反映各结构件之间的实际连接关系,避免零件单独分析时用刚性连接代替弹性连接的状况。该分析方法为承受预紧力的复杂模型进行接触和耦合分析提供参考。

ITER中子屏蔽块结构分析中力矩补偿问题的探讨

国际热核聚变反应堆(ITER装置)的中子屏蔽块分布于超导托卡马克真空室双层壳体内部,用于屏蔽核聚变产生的中子。中子屏蔽块在正常工作状况下将受到重力、涡流电磁力和地震载荷等影响。为校核其结构强度,对其受力进行整体结构分析。在中子屏蔽块的结构分析过程中,由涡流引起的电磁力所产生的力矩与所给定力矩的大小不相同。为了使其结构分析能模拟真实工况,分析的结果更准确,分析过程中采用了添加力矩补偿的方式。文中运用ANSYS软件分别对中子屏蔽块添加力矩补偿和不添加力矩补偿两种方法进行结构分析,并对分析结果进行比较。结果表明,补偿力矩的添加对屏蔽块各附件的应力大小影响很大,因此用力矩补偿方法分析得到的结果更能保证分析结果的准确性,且使中子屏蔽块设计的安全性和可靠性大大提高。此方法可为同样有力矩存在的结构分析提供有力的参考依据。

ITER装置中IWS装配仿真设计及研究

内中子屏蔽层(IWS-In Wall Shielding)是国际热核聚变实验装置(ITER)中核心装置-真空室(VV-Vacuum Vessel)的重要组成部分。由于真空室结构复杂,各项性能要求高,根据ITER国际组织要求,其所有结构必须结构设计与装配模拟研究同步进行,通过对其装配过程的动态模拟,确定其各部件的装配关系,并从装配工艺性角度对其进行动态干涉检测。文中基于内中子屏蔽层的CATIA三维实体模型及其在真空室模型中的位置,进行了模拟装配设计及研究,为其装配合理性的确定起到了非常重要的作用。