CFETR極向超導磁體導體穩(wěn)定性分析與研究.pdf

1、中國聚變工程實驗堆(CFETR)是我國自主研究設計的新型超導托卡馬克裝置，旨在充分彌補ITER和DEMO之間的科學技術差距，開展聚變堆關鍵技術的測試，對未來實現(xiàn)商用聚變堆的設計和建造有重要意義。CFETR極向場磁體是堆內磁體系統(tǒng)的核心部件，對控制等離子體位置形狀起重要作用。為確保極向場系統(tǒng)穩(wěn)定運行，并為極向場導體優(yōu)化提供依據(jù)，本文對極向場超導磁體導體穩(wěn)定性相關問題進行了較為詳細的分析與研究。
　　本文首先應用ANSYS分別對CFE

2、TR三種偏濾器平衡位形下的磁體系統(tǒng)進行了二維及三維電磁分析，并對極向場線圈進行重點研究，得到了三種平衡位形下CFETR超導磁體系統(tǒng)整體以及各極向場線圈磁場和電磁力的分布情況及大小。在三維電磁分析的基礎上對極向場磁體進行了電磁結構耦合分析，得到了各極向場線圈及相關部件的應力及形變量分布。上述所得結果均滿足設計要求并為后續(xù)導體穩(wěn)定性分析提供了必需的加載數(shù)據(jù)。然后重點應用數(shù)值模擬計算程序GANDALF對CFETR極向場磁體鎧裝超導導體進行了穩(wěn)

3、定性分析，給出了各導體在典型機械和電磁擾動下其穩(wěn)定性裕度、最小失超能量、溫度裕度的計算結果，并研究導體的穩(wěn)定性裕度、分流溫度隨工作電流和磁場強度變化的規(guī)律及導體的失超特性。
　　此外，CFETR的磁體系統(tǒng)處于隨時間變化的磁場中，超導體產生的交流損耗為影響導體穩(wěn)定性的重要因素，本文對極向場導體在不同外磁場變化率下的交流損耗進行了計算，研究了導體各級絞纜扭距變化對其交流損耗的影響，最后對考慮交流損耗影響時導體的穩(wěn)定性問題進行了分析和研