托卡馬克RMP線圈的等離子體電磁仿真研究.pdf

1、為了解決能源問(wèn)題，受控?zé)岷司圩冄芯科仍诿冀?。在磁約束核聚變研究中，高約束（H）模放電實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛟黾蛹s束時(shí)間，這對(duì)于聚變研究具有重大意義，是磁約束核聚變研究的主要方向。因此，國(guó)內(nèi)聚變研究機(jī)構(gòu)正在設(shè)計(jì)以高約束模放電為主的新型托卡馬克。然而，由于高約束模放電具有很高的運(yùn)行參數(shù)，這會(huì)發(fā)生邊緣局域模（ELM）、電阻壁模（RWM）等一些磁流體（MHD）不穩(wěn)定性。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)是非常不利的影響。
　　為了控制高約束模放電實(shí)驗(yàn)中的磁流體不穩(wěn)定性

2、，從而保障能夠順利進(jìn)行對(duì)具有高參數(shù)等離子體的高約束模放電進(jìn)行研究。新型托卡馬克裝置將會(huì)在其真空室內(nèi)部安裝16個(gè)鞍形共振磁擾動(dòng)（RMP）線圈，每個(gè)線圈為4匝，其中中平面上面的布置8個(gè)線圈，下部與之對(duì)稱。線圈設(shè)計(jì)通過(guò)的最大電流為15 kA。內(nèi)部RMP線圈需要解決在非常有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)固定支撐、絕緣、真空密封等難題，且線圈要能夠承受較大的電磁載荷和熱載荷。
　　本文上的主要研究?jī)?nèi)容和目的是：通過(guò)對(duì) RMP線圈支撐進(jìn)行受力分析和計(jì)算在新型

3、托卡馬克等離子體放電實(shí)驗(yàn)中 RMP線圈受到的電磁載荷，從而計(jì)算出RMP線圈在各種放電位形下的機(jī)械形變，并根據(jù)設(shè)計(jì)模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)驗(yàn)證其合理性并提供優(yōu)化和該進(jìn)建議。具體工作內(nèi)容如下：
　　1.使用SolidWorks建立RMP線圈機(jī)械模型。
　　2.使用ANSYS workbench對(duì)RMP線圈支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，為后面進(jìn)行的電磁載荷計(jì)算之后求出機(jī)械形變做鋪墊。
　　3.用 ANSYS APDL建立 RMP線圈極向場(chǎng)分析

4、模型。并對(duì)等離子體放電實(shí)驗(yàn)中常見的的幾種極向場(chǎng)位形進(jìn)行仿真，得出其磁場(chǎng)位形分布。然后再加載極向場(chǎng)放電位形電流負(fù)載的同時(shí)在RMP加載15KA的最大設(shè)計(jì)電流計(jì)算RMP線圈上受到的電磁力負(fù)載。最后根據(jù)些負(fù)載與前面計(jì)算的支撐結(jié)構(gòu)剛度計(jì)算出 RMP支撐結(jié)構(gòu)的形變量，并根據(jù)模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析其合理性和優(yōu)化建議。
　　4.用ANSYS APDL建立 RMP線圈環(huán)向場(chǎng)分析模型。根據(jù)環(huán)向場(chǎng)的最大電流，計(jì)算出RMP線圈受到環(huán)向場(chǎng)線圈負(fù)載，并分析RMP