HL-2M 环向场线圈匝间剪切应力分析

核聚变与等离子体物理 ›› 2013, Vol. 33 ›› Issue (2): 135-141.

HL-2M 环向场线圈匝间剪切应力分析

蔡立君，邹晖，刘健，邱银，林涛，卢波，李广生，刘德权

(核工业西南物理研究院，成都 610041)

收稿日期:2012-11-05 修回日期:2013-02-05 出版日期:2013-06-15 发布日期:2013-06-14
作者简介:蔡立君(1981-)，男，辽宁凌海人，博士研究生，从事托卡马克主机部件的设计与分析工作。

Interturn shear stress analysis for HL-2M toroidal field coils

CAI Li-jun, ZOU hui, LIU jian, QIU Yin, LIN Tao, LU Bo, LI Guang-sheng, LIU De-quan

(Southwestern Institute of Physics, Chengdu 610041)

Received:2012-11-05 Revised:2013-02-05 Online:2013-06-15 Published:2013-06-14

摘要/Abstract

摘要：

介绍了HL-2M 环向场线圈的基本结构设计及其承受的电磁载荷，分析了水平预加载、中心柱预应力筒以及环向抗扭支撑对线圈匝间剪切应力的影响。结果表明，水平预加载及预应力筒在中心柱内产生的压应力有利于提高中心柱的抗扭刚度；环向支撑刚度增加可减小线圈的面内剪切应力。在正常运行工况下，环向场线圈的最大匝间剪切应力小于8MPa，其结构设计满足线圈强度要求。对于大破裂瞬态事件，匝间最大剪切应力约12MPa，接近绝缘材料的剪切疲劳极限，建议采取破裂抑制措施避免该情况发生。

关键词: HL-2M 装置, 环向场线圈, 电磁载荷, 剪切应力

Abstract:

The structural design of HL-2M toroidal field coils and the electromagnetic loads on the coils was introduced in this paper. It was carried on that the analyses of the horizontal pre-loading system, pre-stressed epoxy-glass cylinder and the anti-torque structure which have big effects on the interturn shear stress. The results showed that the toroidal compression stress caused by the preloads and pre-stressed cylinder enhanced the anti-torque stiffness of the center-post, and the shear stress were reduced with the increase of lateral support stiffness. For normal operating scenarios, the maximum in-plane shear stress was less than 8MPa. If the major disruption occurs, a peak value of 12MPa in-plane shear stress may be induced, a limitation has to be made on the number of allowed disruption.

Key words: HL-2M tokamak, Toroidal field coils, Electromagnetic loads, Shear stress

中图分类号:

TL62+2

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