第３９卷第７期２００３年７月
机械工程学报ｖ。１３９Ｎ０７ＣＨｌＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬｏＦＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＪｕｌ２００３
ＨＴ．７Ｕ超导托卡马克装置真空室结构数值分析
宋云涛姚达毛武松涛翁佩德
（中国科学院等离子体物理研究所合肥２３００３１）
摘要：真空室作为ＨＴ?７ｕ超导托卡马克核聚变试验装置主机关键部件，是等离子体运行的直接场所，在装置运行期问，它不仅受到电磁载荷－而且还会受到夹层内压力硼化水和２５０℃高温烘烤所产生的热应力。首先采用数值模拟方法分析了真空室在等离子体突然破裂以及垂直位移事件诱发ＨＡＬＯ电流所产生的电磁载荷，然后借用大型有限元分析程序ＣＯＳＭＯＳ和ＮＡＳＴＲＡＮ，分析了真空室在各种工况下的应力分布和位移变形，为超导托卡马克同类装置真空室的结构设计提供了有价值的理论依据。
关键词：托卡马克真空容器数值分析
中图分类号：ＴＬ６３１
０前言
可控热核磁约束聚变研究是当代自然科学研究中一项具有十分重大意义的研究领域，它的目标是在地球上创建与太阳内部温度相当的极高温条件，利用丰富的氘资源，进行核聚变反应，释放出巨大的聚变能量，为人类提供“取之不尽，用之不竭”的新能源。经过５０多年的研究和探索，在淘汰、关闭或减少其他类型磁约束聚变试验装置的同时，世界范围内的磁约束聚变装置逐渐集中到超导托卡马克环形装置上来，此外大量的物理试验也表明，该类装置是最富成效和最有希望的，获得的等离子体放电参数和聚变品质因素最好。它不仅可以进行稳态运行，还能够为未来建造稳态、先进托卡马克聚变堆奠定工程技术和物理基础。ＨＴ．７Ｕ超导托卡马克装置正是基于此意义，由原国家发展计划委员会正式批准建设的国家“九五”重大科学工程。它的科学目标就是建造一个具有非圆截面的大型超导托卡马克装置及其试验系统，发展并建立在超导托卡马克装置上进行稳态运行所需要的多种技术，开展稳态、安全和高效运行的先进托卡马克聚变反应堆基础物理问题的试验研究，不仅为我国聚变裂变混合堆的建立打下工程技术和物理基础，而且也为未来世界和平利用核聚变能奠定坚实基础。示，它是由超导纵场、超导极向场、外杜瓦、冷屏和真空室五大部分组成川。超导纵场线圈系统能够在等离子体中心处产生３５Ｔ的环向场，以维持托卡马克装置等离子体稳态运行；超导极向场线圈系统对于等离子体的成形和平衡起着重要的调节作用，能够维持包括圆形截面及双零和单零偏滤器位形截面在内的稳态等离子体平衡位形，并使等离子体的拉长比和三角形变最高可分别达到２．０和０．８，以满足探索先进托卡马克运行模式的需要：另外为了有效降低ＨＴ．７ｕ装置的热负荷，保证超导磁体的正常运行，ＨＴ一７Ｕ的超导磁体将在一个大型外真空杜瓦中运行，以减少对流传热，并且在超导磁体与真空室之间及在超导磁体与外杜瓦之间设有８０Ｋ温区的内外冷屏以阻挡来自真空室和外杜瓦的热负荷。
１ＨＴ．７ｕ装置主机结构
ＨＴ．７Ｕ超导托卡马克装置主机结构如图１所图１
ＨＴ?７ｕ超导托卡马克主机结构
＋国家“九五”重大科学工程瓷助项目。２００２０４２８收到初稿．２００３０３２８收到任改稿
真空室作为ＨＴ．７Ｕ托卡马克装置关键部件之一，它是等离子体直接运行的场所，必须能够保证
按照等离子体空间位形的要求，提供适当的等离子
万方数据