磁约束核聚变装置无主动冷却限制器的结构设计与传热分析

1

作者 张思 姚达毛 曹磊 《核聚变与等离子体物理》 北大核心 2025年第2期191-196,共6页

为HH70装置设计了一种无水冷结构的固定限制器,主要部件是石墨瓦组件和底座,石墨瓦组件通过内六角螺栓和蝶形垫片安装到底座上。基于COMSOL多物理仿真软件对HH70固定限制器进行瞬态传热分析和热应力分析。计算结果表明,在固定限制器的... 为HH70装置设计了一种无水冷结构的固定限制器,主要部件是石墨瓦组件和底座,石墨瓦组件通过内六角螺栓和蝶形垫片安装到底座上。基于COMSOL多物理仿真软件对HH70固定限制器进行瞬态传热分析和热应力分析。计算结果表明,在固定限制器的热负荷为1 MW·m^(-2)、1.5 MW·m^(-2)和2 MW·m^(-2),加载时间分别为19 s、12 s和9 s的工况下,其各部件材料的温度和应力均在允许范围内。这证明所设计的固定限制器的结构满足HH70装置短脉冲运行的需求,而且为装置其他高热负荷部件的设计提供了有益的参考。 展开更多

关键词 固定限制器 结构设计 传热分析

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HT—7U超导托卡马克真空室设计 被引量：5

2

作者 姚达毛 高大军 《真空科学与技术》 CSCD 北大核心 1999年第A10期32-36,共5页

介绍ＨＴ－７Ｕ超导托卡马克真空室的材料选择、结构特点、受力分析、烘烤与冷却以及真空室内部相关部件的概况。

关键词 等离子体 超导 托卡马克 真空室

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小体积大抽速多发源钛升华泵 被引量：1

3

作者 姚达毛 Lollo,V 《真空科学与技术》 CSCD 北大核心 1999年第A10期1-3,共3页

介绍使用在超高超人空下，被抽气体主要为ＣＯ的小体积、大抽速、多发源钛升华泵的设计思想、结构特点和部分测试结果。

关键词 钛升华泵 蒸发源 吸气面积 超高真空

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EAST超导托卡马克核聚变实验装置真空室窗口烘烤及热应力分析 被引量：10

4

作者 程亚丽 鲍立曼 +1 位作者 宋云涛 姚达毛 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期595-598,共4页

超导托卡马克核聚变实验装置EAST的真空室窗口烘烤系统要求窗口温度达到150℃。为选取加热丝型号及确定其合理布局,采用ANSYS有限元分析软件进行热应力分析。分析结果显示,窗口大部分区域的温度分布及热应力分布较为均匀,并满足要求,按... 超导托卡马克核聚变实验装置EAST的真空室窗口烘烤系统要求窗口温度达到150℃。为选取加热丝型号及确定其合理布局,采用ANSYS有限元分析软件进行热应力分析。分析结果显示,窗口大部分区域的温度分布及热应力分布较为均匀,并满足要求,按照ASME压力容器评定标准,均在安全系数内。同时,对温度梯度较大的区域提出可行性的附加方案,以降低可能出现的应力集中。 展开更多

关键词 EAST 真空室窗口 烘烤 热分析

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EAST偏滤器钨铜单体水冷模块参数优化 被引量：5

5

作者 王健 宋云涛 +3 位作者 郭后扬 姚达毛 罗广南 许铁军 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期72-77,共6页

介绍了EAST超导托卡马克偏滤器的最新冷却模块结构。利用FLUENT有限元软件对不同参数下的模型进行了稳态热分析,定量研究了冷却模块换热能力随各参数的变化规律。针对EAST装置给出了初步优化的参数范围,为水冷钨铜偏滤器的设计制造提供... 介绍了EAST超导托卡马克偏滤器的最新冷却模块结构。利用FLUENT有限元软件对不同参数下的模型进行了稳态热分析,定量研究了冷却模块换热能力随各参数的变化规律。针对EAST装置给出了初步优化的参数范围,为水冷钨铜偏滤器的设计制造提供了参考。这对于托卡马克装置及聚变堆偏滤器研究具有十分重要的意义。 展开更多

关键词 EAST超导托卡马克 偏滤器 有限元分析 热流密度

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EAST超导托卡马克偏滤器水冷结构设计 被引量：14

6

作者 谢韩 宋云涛 姚达毛 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期331-334,共4页

介绍了EAST超导托卡马克偏滤器的结构和相关分析,并对第一壁材料的导热性能和结构的换热效果进行了实验测试,验证了结构的可靠性。

关键词 EAST超导托卡马克 偏滤器 热流密度

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EAST真空室内部部件安装的基准环设计与分析 被引量：4

7

作者 陈长琦 徐厚昌 +2 位作者 姚达毛 秦织 陈文革 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期318-321,共4页

EAST核聚变实验装置是国家"九五"大科学工程项目,是一个具有非园截面的全超导托卡马克装置,本文主要说明真空室内部部件安装基准与真空室本体相连的过渡件——基准环的设计,及其在HALO电流所产生的电磁力等作用下的结构分析... EAST核聚变实验装置是国家"九五"大科学工程项目,是一个具有非园截面的全超导托卡马克装置,本文主要说明真空室内部部件安装基准与真空室本体相连的过渡件——基准环的设计,及其在HALO电流所产生的电磁力等作用下的结构分析。真空室内部部件是安装在基准环上的EAST装置主机的重要部件之一,由于直接面对高温等离子体,它们的安装基准即基准环的精度将是非常关键的。基于此分析基准环在环境变化时产生的变形量大小,验证基准环的强度等能否满足要求。介绍变形及装配等带来的不满足精度要求将带来的后果。在后续的实验中成功验证基准环的设计,获得稳态的、极长的长脉冲等离子体,并实现全电流下的双零高β和单零高等离子体的运行实验。 展开更多

关键词 EAST 真空室 内部部件 基准环

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HT-7U真空室支撑结构的数值模拟与实验研究 被引量：5

8

作者 宋云涛 姚达毛 武松涛 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2003年第4期408-412,共5页

结合HT 7U超导托卡马克装置真空室的实际运行工况 ,首先提出一种低刚度柔性支撑结构 ,这种结构不仅有足够的强度 ,抵抗由于等离子体突然破裂产生的巨大电磁力 ,而且还有一定的弹性 ,吸收真空室在 2 5 0℃壁处理烘烤时所产生的热变形。... 结合HT 7U超导托卡马克装置真空室的实际运行工况 ,首先提出一种低刚度柔性支撑结构 ,这种结构不仅有足够的强度 ,抵抗由于等离子体突然破裂产生的巨大电磁力 ,而且还有一定的弹性 ,吸收真空室在 2 5 0℃壁处理烘烤时所产生的热变形。然后运用有限元分析方法对该结构的力学性能进行数值模拟分析 ,获得HT 7U真空室支撑结构的应力云图 ,最大应力为 97MPa ,小于结构基体材料 3 16L不锈钢的许用应力。同时还专门设计一套真空室支撑结构力学实验测试平台 ,利用光弹贴片法和电阻应变计测量法 ,对该结构进行全面的力学性能测试 ,不仅验证有限元分析结果的可信性 ,而且还进一步证实HT 展开更多

关键词 超导托卡马克装置 真空室 支撑结构 数值模拟 实验研究

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HT-7U真空室抽气窗口设计 被引量：3

9

作者 朱武 鲍立曼 +1 位作者 姚达毛 宋云涛 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 2003年第1期108-110,共3页

HT-7U超导托卡马克装置是大型可控热核聚变实验装置,其内外真空系统是该装置的重要外部设备,内真空抽气系统为等离子体放电提供必要的清洁的真空条件,外真空系统为超导纵场线圈和极向场线圈及电流引线罐提供绝热真空。该文介绍了真空室... HT-7U超导托卡马克装置是大型可控热核聚变实验装置,其内外真空系统是该装置的重要外部设备,内真空抽气系统为等离子体放电提供必要的清洁的真空条件,外真空系统为超导纵场线圈和极向场线圈及电流引线罐提供绝热真空。该文介绍了真空室及其抽气窗口的结构设计原则,根据装置运行的物理要求和抽气过程计算,设计组建了内外真空室的抽气机组,它们由主泵、预抽泵、前级泵、管道和阀门及其它附件组成,经试验运行表明,该设计是合理的。 展开更多

关键词 设计 HT-7U超导托卡马克装置 真空室 抽气窗口

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固体自润滑材料在EAST超导托卡马克中的应用 被引量：2

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作者 谢韩 宋云涛 +2 位作者 姚达毛 王廷梅 杨丽君 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2009年第8期92-96,共5页

EAST超导托卡马克是具有非圆截面的核聚变试验装置,其真空室内部部件在等离子体热壁运行时将承受相当大的热应力和电磁载荷,在某些工况下的应力可能超出材料的强度极限。对EAST超导托卡马克装置中的真空室内部部件的应力状况进行了计算... EAST超导托卡马克是具有非圆截面的核聚变试验装置,其真空室内部部件在等离子体热壁运行时将承受相当大的热应力和电磁载荷,在某些工况下的应力可能超出材料的强度极限。对EAST超导托卡马克装置中的真空室内部部件的应力状况进行了计算分析,从理论上提出了运用润滑材料的必要性;研制了一种金属基多层固体自润滑复合材料,摩擦学性能测试表明,该自润滑复合材料具有特殊的梯度结构,能保证高的机械强度,且具有优异的摩擦磨损性能和连续润滑功能;有限元计算和模拟件的加热变形试验表明,该自润滑复合材料真空中的滑动摩擦因数不超过0.15,能减少内部部件应力集中的情况,避免应力过大对热沉材料造成的破坏,保障超导托卡马克装置聚变试验的安全。 展开更多

关键词 托卡马克 内部部件 热应力 自润滑

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ITER遥控运输车双密封门系统FMEA分析 被引量：2

11

作者 覃世军 姚达毛 +2 位作者 许铁军 刘常乐 程涛 《机械设计与制造》 北大核心 2008年第11期48-50,共3页

遥控运输车是国际热核实验堆(ITER,International Thermonuclear Experimental Reactor)用于堆和热室之间的运输工具。双密封门是遥控运输车上可分开,分别密封真空室窗口和运输车的关键部件。介绍ITER遥控运输车及双密封门结构与工作程... 遥控运输车是国际热核实验堆(ITER,International Thermonuclear Experimental Reactor)用于堆和热室之间的运输工具。双密封门是遥控运输车上可分开,分别密封真空室窗口和运输车的关键部件。介绍ITER遥控运输车及双密封门结构与工作程序,对双密封门系统进行FMEA(Failure Modes and Effects Analysis)分析并作出分析表,找到薄弱环节,为防止及减少故障的发生提供依据。也为下一步ITER其他系统及重要部件的可靠性分析提供范例。 展开更多

关键词 ITER 双密封门 FMEA 污染泄漏

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EAST装置内部部件的安装准直 被引量：1

12

作者 刘旭峰 卫靖 +3 位作者 郑福斌 陈文革 周自波 姚达毛 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期82-85,共4页

介绍了采用光学仪器结合机械模板的方法完成对EAST装置内部部件的安装准直。通过在平面模板上确定基准孔的方法引入内部部件安装的测量基准,最终的第一壁形状则利用特殊形状的检验模板进行校核,使其达到可接受的位置。

关键词 机械模板 光学仪器 内部部件 准直安装 基准点 第一壁

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ITER遥控转运车对准系统的设计 被引量：1

13

作者 周自波 姚达毛 +2 位作者 李格 曹磊 覃世军 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期357-360,共4页

ITER转运车的对准系统由托架和对准销等组成。托架使转运车能在装置端口前停靠;使车厢能在各方位上运动,能产生必需的推动力和反作用力。对准销在对准过程中起引导、参照作用,保证车体与端口正确、精确地对准。文中给出了对准系统各功... ITER转运车的对准系统由托架和对准销等组成。托架使转运车能在装置端口前停靠;使车厢能在各方位上运动,能产生必需的推动力和反作用力。对准销在对准过程中起引导、参照作用,保证车体与端口正确、精确地对准。文中给出了对准系统各功能部件的详细结构设计,必需的调整范围及所要达到的精度。 展开更多

关键词 ITER 转运车 对准系统 托架

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HT-7U放电真空室支撑结构的设计和应力分析

14

作者 宋云涛 姚达毛 +1 位作者 武松涛 翁佩德 《机械设计》 CSCD 北大核心 2000年第8期13-15,共3页

结合HT - 7U超导托卡马克核聚变装置中等离子体运行特点 ,提出了一种低刚性支撑结构作为放电真空室的本体支撑 ,并借助COSMOS/M大型有限元分析程序 ,进行了全面的校核和应力分析 ,为结构的进一步研制提供了理论依据。

关键词 HT-7U放电真空室 支撑结构 设计 应力分析

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HT-7U真空室在纵场失超情况下的力学性能分析

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作者 宋云涛 姚达毛 武松涛 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第15期1261-1264,共4页

磁体失超是超导托卡马克装置特有的一种现象 ,为了能够让 HT-7U超导托卡马克装置主机结构设计有可靠的工程分析数据和分析方法 ,采用数值模拟方法分析了纵场突然发生失超时放电真空室上感应产生的电磁载荷大小及其分布情况 ,对真空室进... 磁体失超是超导托卡马克装置特有的一种现象 ,为了能够让 HT-7U超导托卡马克装置主机结构设计有可靠的工程分析数据和分析方法 ,采用数值模拟方法分析了纵场突然发生失超时放电真空室上感应产生的电磁载荷大小及其分布情况 ,对真空室进行了结构有限元计算 ,获得了 HT- 7U装置真空室在纵场失超情况下的应力云图和位移云图 。 展开更多

关键词 核聚变 托卡马克 磁体失超 力学分析

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CFETR偏滤器概念设计 被引量：5

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作者 卯鑫 宋云涛 +3 位作者 叶民友 彭学兵 姚达毛 郭后杨 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第B05期481-486,共6页

偏滤器是托卡马克装置——中国聚变工程实验堆(China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR)的核心部件之一,是高温等离子体与材料直接接触的过渡区域。本文在满足CFETR总体设计要求和设计依据的前提下,针对不同的等离子体位型(类ITE... 偏滤器是托卡马克装置——中国聚变工程实验堆(China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR)的核心部件之一,是高温等离子体与材料直接接触的过渡区域。本文在满足CFETR总体设计要求和设计依据的前提下,针对不同的等离子体位型(类ITER和雪花等离子体位型),设计了同一盒体支撑的3种偏滤器结构,即类ITER偏滤器、雪花偏滤器和类ITER-雪花偏滤器,并对类ITER偏滤器结构进行了详细设计,包括第一壁设计、两侧支撑轨道设计、冷却系统设计和抽气系统设计。通过计算磁力线膨胀系数,验证了3种偏滤器结构设计的合理性,为偏滤器结构进一步优化和改进提供了必要的理论依据。 展开更多

关键词 偏滤器结构 冷却系统 磁力线膨胀系数

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ITER输运车双密封门系统的设计与分析 被引量：2

17

作者 程涛 刘常乐 姚达毛 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期347-351,共5页

介绍了ITER运输车双密封门的系统设计。针对ITER真空室三个典型窗口使用的运输车进行了结构设计,基于有限元数值方法对关键结构部件进行了分析和优化。双密封门系统的设计与分析研究工作为未来ITER运输车国内采购包的工程实现提供技术... 介绍了ITER运输车双密封门的系统设计。针对ITER真空室三个典型窗口使用的运输车进行了结构设计,基于有限元数值方法对关键结构部件进行了分析和优化。双密封门系统的设计与分析研究工作为未来ITER运输车国内采购包的工程实现提供技术参考。 展开更多

关键词 ITER 运输车 双密封门 有限元

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CFETR偏滤器靶板的概念设计与分析 被引量：1

18

作者 刘秀 曹磊 +2 位作者 李磊 许铁军 姚达毛 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期81-86,共6页

基于以前的偏滤器研究,提出了中国核聚变工程实验堆(CFETR)偏滤器靶板的概念设计。在最差工况下进行的热工水力分析和力学分析表明,应力和温度都在允许范围内,验证了该设计模型的可靠性。该概念模型和对其所做的分析可以为以后的工程设... 基于以前的偏滤器研究,提出了中国核聚变工程实验堆(CFETR)偏滤器靶板的概念设计。在最差工况下进行的热工水力分析和力学分析表明,应力和温度都在允许范围内,验证了该设计模型的可靠性。该概念模型和对其所做的分析可以为以后的工程设计提供参考。 展开更多

关键词 偏滤器靶板 概念设计 热工水力分析 电磁力

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ITER运输车双密封门结构静力学分析 被引量：2

19

作者 程涛 刘常乐 姚达毛 《机械设计与制造》 北大核心 2009年第1期187-188,共2页

根据ITER运输车双密封门的结构特点,在三种工况下选择两种不同的材料,应用有限元分析软件ANSYS对密封门典型部件进行建模和结构静力学分,并考察LY12和SS316L(N)这两种材料在三种工况下的应力和变形情况。有限元的分析结果给下一步的优... 根据ITER运输车双密封门的结构特点,在三种工况下选择两种不同的材料,应用有限元分析软件ANSYS对密封门典型部件进行建模和结构静力学分,并考察LY12和SS316L(N)这两种材料在三种工况下的应力和变形情况。有限元的分析结果给下一步的优化设计和结构选材提供了参考。 展开更多

关键词 ITER运输车 双密封门 静力学分析

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EAST钨偏滤器外靶板热工水力分析 被引量：1

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作者 肖旋 姚达毛 +1 位作者 曹磊 周自波 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期356-360,共5页

为提高EAST偏滤器的抗热载和排热能力,将偏滤器第一壁的材料由原来的石墨改为钨,在结构上,靶板采用了类ITER的单块结构,支撑和冷却采用一体化的盒式结构。确定了EAST钨偏滤器的冷却结构后,通过水管的流固耦合传热模型,分析了外靶板在紊... 为提高EAST偏滤器的抗热载和排热能力,将偏滤器第一壁的材料由原来的石墨改为钨,在结构上,靶板采用了类ITER的单块结构,支撑和冷却采用一体化的盒式结构。确定了EAST钨偏滤器的冷却结构后,通过水管的流固耦合传热模型,分析了外靶板在紊流冷却方式下的散热情况。同时计算了在水冷系统失效的情况下,偏滤器外靶板的危险区域在3、5、8、10MW·m^(-2)热流密度下的瞬态温度分布情况。结果表明,水流速度在4m·s^(-1)时,水管可以承受峰值功率10MW·m^(-2)的热流密度,能够很好地满足EAST装置运行的排热要求。 展开更多

关键词 钨偏滤器 热工水力分析 失效

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