多电磁工况下的CFETR中窗口电磁结构耦合分析

摘要

中国聚变工程试验堆(China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR)是中国自主设计研发的全超导托卡马克装置,其目的 是解决国际热核聚变实验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER)和聚变示范堆(DEMO)之间的物理与工程技术问题.诊断窗口是CFETR装置中一个关键部件,通过其内部安放的诊断系统可实现装置运行参数监测及反馈控制.由于诊断窗口靠近等离子体区域,电磁工况发生时在部件上感应产生的巨大电磁载荷将影响装置的结构稳定性.为了研究不同电磁工况时赤道面中窗口(Equatorial Diagnostic Port Plug,EDPP)上产生的电磁载荷,首先,根据CFETR诊断系统要求,完成了EDPP的概念设计;然后,利用商用有限元分析软件ANSYS,完成了10 MA等离子体在线性和指数两种工况下的电磁载荷评估.此外,还探讨了EDPP整体式和分布式两种方案设计对电磁载荷分布的影响.结果 表明:整体式和分布式模型上产生的最大应力均小于10 MPa,满足设计要求.两种方案设计均表现出线性破裂产生的电磁载荷大于指数破裂.