hcsb tbm屏蔽块初步设计与结构性能分析 preliminary design and structural analysis for hcsb tbm shield module.pdfVIP

第 36 卷 第 2 期 核 聚 变 与 等 离 子 体 物 理 Vol.36, No.2 2 0 1 6 年 6 月 Nuclear Fusion and Plasma Physics June 2016 文章编号：0254−6086(2016)02−0143−05 DOI: 10.16568/j.0254-6086.201602008 HCSB TBM 屏蔽块初步设计与结构性能分析 武兴华，王晓宇 (核工业西南物理研究院，成都 610225) 摘 要：介绍了 HCSB TBM 屏蔽块的初步设计，根据 RCC-MR 相关标准，在 4 种典型工况下对 TBM 屏蔽 块的结构性能进行了分析和校核。计算结果表明：所有工况下的整体形变都较小，一次应力和二次应力均满足 RCC-MR 标准。 关键词：HCSB TBM ；屏蔽块；结构分析；应力；RCC-MR 中图分类号：TL62+ 1 文献标志码：A 1 引言 的辐照损伤达到可接受的水平，而且与 TBM 框架 国际热核实验堆(ITER)计划的目标是为未来 及其它部件共同构成 ITER 装置的真空边界，确保 的聚变示范堆(DEMO)的设计和建造提供技术和数 装置的安全运行，因此有必要对其热工、流体和结 据基础[1] 。在 ITER 装置中，包层位于中心等离子 构等基本性能进行研究。本文针对 TBM 屏蔽块进 体与真空室壁之间，分为屏蔽包层和试验包层两 行了工程概念设计，并对其结构性能进行了初步的 类。其中屏蔽包层是主体，仅用于排出聚变中子的 分析研究。 热能沉积，基本上不会用来开展核方面试验研究； 试验包层仅位于 ITER 装置的 3 个窗口上，用于开 2 TBM 屏蔽块初步设计 展包层的系统运行和控制试验及产氚、排热、中子 HCSB TBM-set 的 3 维结构示意图如图 1 所示 辐照特性和材料相容性等功能性实验研究，所获得 [2] 。模型中，TBM 屏蔽块与外侧的 TBM frame 之 的关键技术和数据结果，对于发展 DEMO 聚变堆 间通过环绕四周的螺栓进行连接，与 TBM 本体模 是至关重要的，也是 ITER 计划最重要的试验目标 块之间布置有柔性支撑、防剪切键、电连接等，用 之一。迄今为止，ITER 各方初步考虑采用 6 种不 于固定模块在 ITER 装置中的相对位置以及防止电 同 氚 增 殖 剂 和 不 同 冷 却 方 式 的 试 验 包 层 模 块 磁扭矩对结构造成破坏等。TBM 屏蔽块的初步结 (TBM) ，其中中方负责氦冷陶瓷增殖剂(HCCB)氚试 构分析中，主要是对其承压能力进行评估，忽略了 验包层模块的设计和研发。 这些连接对 TBM 屏蔽块的影响，因此对模型进行 根据目前中方的设计，HCSB 试验包层系统 了适当的简化，如图 2 所示。模型整体尺寸沿径向 (TBS)由 TBM-set(包括 TBM 本体模块和屏蔽块)、 为 1755mm，沿极向为 1734mm，沿环向为 526mm。 氦冷却系统(HCS)、冷却剂净化系统(CPS)、氚提取 TBM 屏蔽块的三维爆炸图如图 3 所示，由法 系统(TES)等组成[2] 。作为关键部件之一，TBM 屏 兰、竖板、边框、管道等组成。其中，管道用于连 蔽块不仅用于屏蔽来自中心等离子体的聚变中子 接 TBM 本体模块与管道森林，主要功能是