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[博士论文] 马学斌
核能科学与工程 中国科学技术大学 2018(学位年度)
摘要:水冷陶瓷增殖剂包层是中国聚变工程实验堆(CFETR)的候选包层概念之一。为满足CFETR氚自持目标(TBR≥1.1),本文在中子学设计和热工水力学设计的基础上,开展了水冷陶瓷增殖剂包层的结构设计和力学性能分析研究,验证了包层结构设计的安全性和可靠性,为包层下一步的工程设计和制造提供提供重要依据。
  本文采用“一次通过式”水冷陶瓷增殖剂包层概念,在包层中子学热工耦合优化程序一维径向布置优化的基础上,完成了全扇段1#包层-10#包层的三维结构设计。包层采用集成冷却板结构,冷却板流道串联布置以实现冷却剂流量均匀分配。氚吹扫系统采用本文提出的横向氚吹扫方案,氚吹扫流道集成在加强隔板中,可以实现球床中氚的横向吹扫,同时降低氚吹扫压降。
  基于包层全扇段详细结构模型,本文采用ANSYS磁标量法和磁矢量法分别进行了包层静磁场分析和瞬态磁场分析,获得了作用于包层的磁化力和洛伦兹力,为包层多物理场耦合结构分析提供载荷源项。包层洛伦兹力结果显示,在等离子体垂直位移事件(VDE)下,按整块布置的钨铠甲承受极大的洛伦兹力(271kN),建议包层采用小模块钨铠甲结构,减小作用于钨铠甲的洛伦兹力。
  在获得包层电磁载荷的基础上,本文进行了包层在稳态工况下热-结构-电磁多物理场耦合结构分析,对包层机械性能进行了全面的研究。参照ITER SDC-IC标准,包层在稳态工况下的应力满足结构设计要求。
  本文参照ITER等离子体运行方案,进行了包层在脉冲运行工况下热-结构-电磁多物理场耦合结构分析,对包层在循环载荷作用下的机械性能进行了研究。C-type失效模式下疲劳评定结果显示,在包层寿命周期内,包层不会由于疲劳导致部件失效。
[硕士论文] 马学斌
核能科学与工程 中国科学技术大学 2013(学位年度)
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