论文部分内容阅读
ITER真空室内线圈包括垂直稳定性线圈和边界局域模线圈,线圈以焊接的方式安装在真空室内壁。垂直稳定性线圈的主要作用是控制等离子体的垂直稳定性,保证ITER装置的高性能运行。边界局域模线圈的作用是抑制ELM现象,避免大量的热载荷对真空室内部部件的损伤,因此真空室内线圈的正常运行就显得尤为重要。真空室内线圈通过引出馈线与电源系统相连接,而电源系统的配套方案需要建立在真空室内线圈电气参数计算的基础上,因此有必要对内线圈的电感参数进行计算。真空室内线圈导体以焊接的形式进行连接,考虑到真空室内线圈运行环境复杂,接头数目众多,必须选择合适的焊接方案,提高焊接效率同时保证焊接接头具有一定的抗拉强度和剪切强度。 真空室内线圈在正常运行的情况下,除了自重,还要承受电磁载荷和热载荷。本文基于麦克斯韦方程组计算了背景场线圈和等离子体电流在真空室内线圈上产生的磁场和电磁力,并以电磁力和重力为边界条件,借助有限元分析工具ANSYS计算了内线圈上的屈斯卡应力和疲劳应力,对应力集中区域进行应力线性化,给出应力集中区域各种不同类型的应力分布。有限元分析结果采用分析设计进行应力评定,评定结果表明线圈本体能够承受电磁载荷的冲击,而引出馈线的集中应力超出了材料的许用应力限制,需要进一步的优化设计。馈线的优化方案将会为原型线圈的优化提供改善依据,内线圈的有限元分析结果将会为线圈的加工制造提供一定的指导。 真空室内线圈的等效电感同线圈的连接方式相关,依据纽曼公式和串并联电路等效电感的计算方法,计算了垂直稳定性线圈在三种不同连接方式下的电感,电感的计算将会为电源系统的选择提供依据。综合比较各种焊接方案的优缺点,确定了真空室内线圈导体接头所要采用的焊接方法:中频感应钎焊。根据感应钎焊的基本原理,计算了钎焊ELM线圈导体所需的感应电流和磁场大小。对感应加热线圈进行了初步的设计,并确定了与之相匹配的中频加热电源。导体的感应钎焊设计将会为ELM线圈支撑结构的钎焊设计提供一定的借鉴。