HL-3 烘烤实验中偏滤器与真空室间温差形成原因的仿真分析

doi:10.16568/j.0254-6086.202503003

核聚变与等离子体物理 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (3): 265-272.DOI: 10.16568/j.0254-6086.202503003

HL-3 烘烤实验中偏滤器与真空室间温差形成原因的仿真分析

白玉杰，颉延风*，贾瑞宝，蔡强，蒙建朋，邱丽媛，王佳琪，卢勇，刘晓龙

(核工业西南物理研究院，成都 610041)

出版日期:2025-09-15 发布日期:2025-09-29
通讯作者: 颉延风(1971-)，男，陕西岐山人，研究员级高级工程师，从事聚变堆热力工程和流体力学研究。
作者简介:白玉杰(2000-)，女，四川雅安人，硕士研究生，核能科学与工程专业。

Simulation analysis of the reasons for the formation of temperature difference between the divertor and the vacuum vessel in the HL-3 baking experimen

BAI Yu-jie, XIE Yan-feng, JIA Rui-bao, CAI Qiang, MENG Jian-peng, QIU Li-yuan, WANG Jia-qi, LU Yong, LIU Xiao-long #br#

(Southwestern Institute of Physics, Chengdu 610041)

Online:2025-09-15 Published:2025-09-29

摘要/Abstract

摘要：

针对HL-3 装置前2 轮烘烤实验中均出现偏滤器温升滞后于真空室温升，且二者之间的温差在烘烤至高温阶段后超过20℃的现象，采用三维仿真与一维仿真相结合的办法对下偏滤器的烘烤过程进行模拟，与真空室和偏滤器的烘烤实验结果进行了比对，进一步通过控制变量法分析了影响偏滤器烘烤温度变化的因素。结果显示，质量流量偏低和分/集气管处保温层厚度偏薄是导致真空室和偏滤器之间温差较大的主要原因。此外，分析表明减小偏滤器质量和减小偏滤器管道回路的歧管段直径有助于提高烘烤温度，为下一阶段上偏滤器的设计提供了参考。

关键词: HL-3装置, 偏滤器, 烘烤, 温差

Abstract:

According to the first two campaigns of baking experiments on HL-3 tokamak, the temperature rise of the divertor lagged behind that of the vacuum vessel, and their temperature difference exceeded 20℃ after reaching the high baking stage. The baking process of the lower divertor is simulated by combining 3D simulation methods with one-dimensional ones. The results of the baking experiments between the vacuum vessel and divertor are compared. Furthermore, the factors for affecting the baking temperature change of the divertor are analyzed using the control variable method. The results indicate that the main reasons for the large temperature difference between the vacuum vessel and divertor are the low mass flow rate and the thin insulation layer at the distribution pipes. In addition, the analysis elucidated that reducing the mass of the divertor and the diameter of the manifold section of the divertor piping circuit helped increase the baking temperature, which provided a reference for the next stage of the upper divertor design.

Key words: HL-3 tokamak, Divertor, Baking, Temperature difference

中图分类号:

TL62⁺8

白玉杰, 颉延风, 贾瑞宝, 蔡强, 蒙建朋, 邱丽媛, 王佳琪, 卢勇, 刘晓龙. HL-3 烘烤实验中偏滤器与真空室间温差形成原因的仿真分析[J]. 核聚变与等离子体物理, 2025, 45(3): 265-272.

BAI Yu-jie, XIE Yan-feng, JIA Rui-bao, CAI Qiang, MENG Jian-peng, QIU Li-yuan, WANG Jia-qi, LU Yong, LIU Xiao-long.

Simulation analysis of the reasons for the formation of temperature difference between the divertor and the vacuum vessel in the HL-3 baking experimen

[J]. Nuclear Fusion and Plasma Physics, 2025, 45(3): 265-272.

[1]	李波, 张均钊, 陈逸航, 刘攀乐, 孙江, 杨宗谕, 李达, 陈翔, 马瑞, 朱晓博, 夏凡, 周建, HL-实验团队. 中国环流三号等离子体控制和运行的进展[J]. 核工业西南物理研究院, 2025, 45(2): 125-134.
[2]	秦紫薇, 冉红, 唐乐, 侯吉来, 黄运聪. HL-3装置真空室烘烤时的热应力分析及安全评估[J]. 核工业西南物理研究院, 2025, 45(2): 135-141.
[3]	齐坤宇, 曹磊, 姚达毛. 钨层厚度对EAST下偏滤器外水平靶板热损伤影响的仿真分析[J]. 核工业西南物理研究院, 2025, 45(2): 156-161.
[4]	胡华枫, 栗再新, 赵周, 王小勇. T管氦冷偏滤器单元热工水力优化分析[J]. 核工业西南物理研究院, 2025, 45(2): 183-190.
[5]	马会聪, 高金明, 才来中, 何宗钰慧, 杜海龙, 王德真. HL-3装置偏滤器区域原子反应分布及其演化行为的研究[J]. 核工业西南物理研究院, 2025, 45(2): 220-226.
[6]	张一恒, 赵自强, 栗再新, 才来中. 基于cosRMC对HL-3装置的天空反散射模拟及屏蔽分析[J]. 核工业西南物理研究院, 2025, 45(1): 7-12.
[7]	许婕, 蔡立君, 刘健, 卢勇, 张龙, 刘宽程, 黄文玉, 刘雨祥, 罗山. HL-3装置第一壁温度监测系统研制[J]. 核工业西南物理研究院, 2025, 45(1): 58-63.
[8]	赵平安, 丁芳, 张青, 余林, 孟令义, 胡振华, 王亮, 余耀伟, 丁锐, 罗广南. EAST上外偏滤器靶板粒子流分布与中性气体压强关系的实验研究[J]. 核工业西南物理研究院, 2025, 45(1): 84-90.
[9]	张西洋, 许铁军, 姚达毛 . CFETR 偏滤器低温泵抽气系统的设计和有效抽速的计算 [J]. 核工业西南物理研究院, 2024, 44(3): 275-281.
[10]	邵利华, 刘泽康, 栗再新, 才来中. Soret 和 Dufour 效应耦合对 HL-2A 偏滤器靶板氘浓度与温度双扩散的影响[J]. 核工业西南物理研究院, 2024, 44(3): 367-372.
[11]	张小强, 鲁碧为, 刘家琴, 孙飞, 吴玉程. 偏滤器部件中W/Cu模块传热的数值模拟分析[J]. 核工业西南物理研究院, 2024, 44(2): 133-140.
[12]	唐乐, 蔡立君, 卢勇, 袁应龙, 侯吉来, 张龙, 刘宽程, 赖春林 . HL-3装置碳基第一壁螺栓预紧力分析[J]. 核工业西南物理研究院, 2024, 44(2): 177-182.
[13]	李世敏, 王占辉, 王志斌, 黄波, 罗一鸣, 吴雪科, 付彩龙, 昆仑集成模拟设计组. HL-3先进雪花偏滤器位形的设计与敏感性分析[J]. 核工业西南物理研究院, 2024, 44(2): 236-241.
[14]	刘晋, 周展如, 黄生洪, 叶民友. 偏滤器微纳表面冷却通道的过冷流动沸腾数值模拟[J]. 核工业西南物理研究院, 2023, 43(4): 392-401.
[15]	徐日升, 朱颉, 郭锋, 魏明玉, 羌建兵, 王英敏, 王建豹, 练友运, 封范, 刘翔. Cu/CuCrZr钎焊用Cu-Mn基多元固溶体钎料和接头结构[J]. 核聚变与等离子体物理, 2023, 43(2): 125-131.

HL-3 烘烤实验中偏滤器与真空室间温差形成原因的仿真分析

Simulation analysis of the reasons for the formation of temperature difference between the divertor and the vacuum vessel in the HL-3 baking experimen

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics