CFETR極向超導(dǎo)磁體導(dǎo)體穩(wěn)定性分析與研究.pdf

1、中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆(CFETR)是我國(guó)自主研究設(shè)計(jì)的新型超導(dǎo)托卡馬克裝置，旨在充分彌補(bǔ)ITER和DEMO之間的科學(xué)技術(shù)差距，開(kāi)展聚變堆關(guān)鍵技術(shù)的測(cè)試，對(duì)未來(lái)實(shí)現(xiàn)商用聚變堆的設(shè)計(jì)和建造有重要意義。CFETR極向場(chǎng)磁體是堆內(nèi)磁體系統(tǒng)的核心部件，對(duì)控制等離子體位置形狀起重要作用。為確保極向場(chǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，并為極向場(chǎng)導(dǎo)體優(yōu)化提供依據(jù)，本文對(duì)極向場(chǎng)超導(dǎo)磁體導(dǎo)體穩(wěn)定性相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析與研究。
　　本文首先應(yīng)用ANSYS分別對(duì)CFE

2、TR三種偏濾器平衡位形下的磁體系統(tǒng)進(jìn)行了二維及三維電磁分析，并對(duì)極向場(chǎng)線圈進(jìn)行重點(diǎn)研究，得到了三種平衡位形下CFETR超導(dǎo)磁體系統(tǒng)整體以及各極向場(chǎng)線圈磁場(chǎng)和電磁力的分布情況及大小。在三維電磁分析的基礎(chǔ)上對(duì)極向場(chǎng)磁體進(jìn)行了電磁結(jié)構(gòu)耦合分析，得到了各極向場(chǎng)線圈及相關(guān)部件的應(yīng)力及形變量分布。上述所得結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求并為后續(xù)導(dǎo)體穩(wěn)定性分析提供了必需的加載數(shù)據(jù)。然后重點(diǎn)應(yīng)用數(shù)值模擬計(jì)算程序GANDALF對(duì)CFETR極向場(chǎng)磁體鎧裝超導(dǎo)導(dǎo)體進(jìn)行了穩(wěn)

3、定性分析，給出了各導(dǎo)體在典型機(jī)械和電磁擾動(dòng)下其穩(wěn)定性裕度、最小失超能量、溫度裕度的計(jì)算結(jié)果，并研究導(dǎo)體的穩(wěn)定性裕度、分流溫度隨工作電流和磁場(chǎng)強(qiáng)度變化的規(guī)律及導(dǎo)體的失超特性。
　　此外，CFETR的磁體系統(tǒng)處于隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，超導(dǎo)體產(chǎn)生的交流損耗為影響導(dǎo)體穩(wěn)定性的重要因素，本文對(duì)極向場(chǎng)導(dǎo)體在不同外磁場(chǎng)變化率下的交流損耗進(jìn)行了計(jì)算，研究了導(dǎo)體各級(jí)絞纜扭距變化對(duì)其交流損耗的影響，最后對(duì)考慮交流損耗影響時(shí)導(dǎo)體的穩(wěn)定性問(wèn)題進(jìn)行了分析和研