当期目录

2022年 第42卷 第3期    刊出日期：2022-09-15

上一期    下一期

核聚变工程

天环一号偶极场磁约束实验装置悬浮线圈的初步设计及分析

刘 腾, 张国书, 杜俊杰, 杨庆喜, 黄淑龙, 刘云辉

2022, 42(3):  271-278.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202203001

摘要 ( )   PDF (6413KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于天环一号(CAT-1)装置的总体要求，对Nb₃Sn低温超导及REBCO高温超导悬浮偶极场线圈结构和参数进行了初步设计。采用有限元分析软件的计算结果表明，悬浮线圈所选取的大半径0.5m、小半径0.25m，其载流分别为5.0MA和6.5MA等设计参数，在结构和工程上是可行的。该参数可提供12.7T和14.8T的最大背景磁场强度，能满足装置物理实验要求。

CFETR包层在热室内的除氚流程初步设计

罗蓉蓉, 潘传杰, 王才旺, 李鹏远, 王晓宇, 邓华林, 闫腾飞, 许发勇, 许婉韵

2022, 42(3):  279-284.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202203002

摘要 ( )   PDF (1380KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

设计了CFETR氦冷固态包层在热室中的除氚方法和工艺流程，热室内的除氚系统采用三层包覆的安全冗余设计，其中次级包容系统设计有高温真空炉和手套箱。采用高温烘烤和催化氧化技术，经过反复循环除氚后，直到电离室检测到的气体含氚量达到国家设定的排放标准后稀释排放式固化储存，完成热室内包层模块的深度除氚。

HL-2M支撑部件焊接中的磁导率控制工艺研究

乔 涛, 刘德权, 林 涛, 郑小舟, 许文峰

2022, 42(3):  285-289.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202203003

摘要 ( )   PDF (1782KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

HL-2M装置的支撑结构由500多件尺寸不一形状各异的非标部件构成。其中400余件以上为焊接部件，均由SS304板材焊接而成。根据HL-2M装置的设计与运行要求，支撑结构部件所用钢材必须满足磁导率μ≤1.03，也需保证其焊接而成的部件在焊接后的磁导率也不能大于1.03。通过多组焊接试验的对比，采用高镍焊丝GMS-310+Ar+N₂混合气体，能很好地将焊后的磁导率控制在规定范围之内，并成功地应用在支撑部件的焊接中。

HL-2M装置光电探测器冷却结构部件的热应力分析和设计

高金明, 卢 杰, 邓 玮, 董云波, 刘 仪

2022, 42(3):  290-294.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202203004

摘要 ( )   PDF (3770KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

介绍了HL-2M装置上辐射量热计系统光电探测器的冷却结构，运用ANSYS软件详细分析了冷却结构的性能，并根据相关热工水力分析结果优化了结构部件。模拟仿真结果显示，优化后的结构部件能够有效地降低探测器附近的温度，从而确保了HL-2M装置上辐射量热计系统的正常运行。

基于离散元方法的氦冷陶瓷增殖包层球床压缩性能研究

王开松, 杨 皓, 汪 键, 雷明准

2022, 42(3):  295-300.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202203005

摘要 ( )   PDF (3975KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于开源离散元软件LIGGGHTS-PUBLIC对不同破碎率的Li₄SiO₄球床进行了单轴压缩试验模拟以研究球床的压缩性能。计算结果表明，在相同的球床应变下，球床应力随着破碎颗粒数量的增大而减小。球床破碎率和恢复系数共同影响球床的整体强度。在球床应变整体较小时，球床平均填充率随球床应变的增大呈线性增大。球床平均配位数随球床应变的增大而增大，并随球床破碎率的增大而减小。

CFETR水冷包层模块热工水力学分析与优化

凌启鑫, 马学斌, 刘松林

2022, 42(3):  301-307.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202203006

摘要 ( )   PDF (7116KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于中国聚变工程试验堆(CFETR)水冷陶瓷增殖剂包层(WCCB)1#模块的三维几何模型，应用CFD软件Fluent开展了包层热工水力学分析，验证了包层热工水力学设计的合理性。采用包层CFD全模型开展了冷却剂系统的流场分析，获得了包层冷却流道流量分布情况。在此基础上对包层冷却系统进行了设计优化，获得了较为理想的包层流场分布。

等离子体大破裂工况下CFETR真空室的电磁结构耦合分析

孙金鑫, 倪小军, 葛 剑, 韩松博, 龚 正

2022, 42(3):  308-313.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202203007

摘要 ( )   PDF (8749KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对22.5°真空室扇形模型，建立CFETR真空室在等离子体大破裂工况下的有限元分析模型。通过仿真计算得到真空室在等离子体破裂工况下的涡流分布、电磁力分布，并将电磁载荷导入结构场，分析真空室不同PS段的应力、形变等结果。计算得到最大薄膜弯曲应力位于PS1段，约53.9MPa，远小于许用应力值。结果表明，真空室设计满足等离子体破裂工况下的结构强度要求。

水冷陶瓷包层第一壁制造偏差对传热与热应力的影响分析

陈 畅, 蒋科成, 王万景, 刘松林

2022, 42(3):  314-321.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202203008

摘要 ( )   PDF (6293KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了对水冷陶瓷包层第一壁制造偏差对传热与热应力的影响进行分析，基于水冷陶瓷增殖剂#3号包层第一壁的制造样品，将制造偏差归为尺寸、位置以及形状偏差。模拟结果显示，制造偏差对第一壁传热和热应力的影响是可接受的。但考虑到三种极端偏差的耦合时，与理想设计相比，流道尺寸和形状的改变造成流量减小72.5%，压降上升24.2%，结构钢的最大温度为532.6°C，满足传热要求，但增加了119.2°C且裕量仅有17.4°C。因此在实际制造时，第一壁的流道尺寸应不小于6mm，凹陷深度不超过2.5mm以及前壁距离不超过5mm。

结构参数对高温超导电缆交流损耗影响的研究

王 健, 宋云涛, 郑金星

2022, 42(3):  322-326.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202203009

摘要 ( )   PDF (13298KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于多物理场有限元软件Comsol，分析了10kA级高温超导管内电缆导体(CICC)导体截面结构对交流损耗的影响。结果表明，导体截面结构和扭转节距对导体的交流损耗影响较大。截面上YBCO带材堆叠股数越多、导体周围磁场分布越均匀，交流损耗越小，6股堆叠导体的交流损耗约为1股堆叠导体的1%；导体扭转节距越小，导体的交流损耗也越小，但是此时YBCO带材一侧的电流渗透也更严重。在存在外磁场时均匀分布的截面结构和扭转也能大幅降低导体的交流损耗。

HL-2M装置真空室成环工艺技术

武小强, 冉 红, 张党申, 荣 华, 宋斌斌, 侯吉来

2022, 42(3):  327-330.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202203010

摘要 ( )   PDF (1895KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采取成环组焊平台与大型数控机床相结合的方法，实现了HL-2M装置真空室20个扇形段焊接形变及成环尺寸精度控制。成环后对真空室焊缝进行高真空氦检漏，用大型数控机床配合经纬仪检测真空室尺寸和形状位置精度，测量结果满足设计要求。

等离子体微波激发装置及其微波整流性能研究

王贝贝, 张卓越, 王 涛, 刘文博, 侯 静, 钟 宇, 陈文琦

2022, 42(3):  331-335.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202203011

摘要 ( )   PDF (2385KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

根据在微波能量传输中可利用微波诱导等离子体进行微波整流的技术思路，制作了一款实验室用低压稳定等离子体激发装置。在2.45GHz的微波作用下，该装置可以将充气压强2666Pa的氖气激发形成等离子体，将电极置入等离子体后，可以检测到直流电压信号。研究了直流电压信号与微波激发功率、负载电阻值的关系，计算了其最大整流效率为0.05%。

等离子体物理

EAST装置氦等离子体用于极紫外光谱的绝对强度标定

许 棕, 黎 嫘, 张 凌, 程云鑫, 陈颖杰, 王守信, 周天富, 刘海庆

2022, 42(3):  336-341.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202203012

摘要 ( )   PDF (8578KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

利用EAST装置氦等离子体放电密度极限实验，观测了高电子密度下极紫外波段高信噪比的连续轫致辐射，实现了极紫外(EUV)波段绝对强度的原位标定，获得了10~65Å波段快速极紫外光谱仪系统的响应率曲线。并对等离子体中的杂质特征谱线进行了绝对强度测量，得到了CⅥ、NⅦ以及OⅧ等特征谱线强度随放电时间的演化。

射频负离子源中朗缪尔探针诊断系统研制

彭旭峰, 许永建, 于 玲, 刘 伟, 顾玉明, 汪日新, 谢亚红, 谢远来, 胡纯栋

2022, 42(3):  342-346.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202203013

摘要 ( )   PDF (6913KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

设计了一套朗缪尔探针诊断系统用于射频负离子源中等离子体参数的诊断。在测试平台上对探针进行了测试，获得了探针的V-I特性曲线，由此得到了等离子体的电子密度分布和电子温度分布，并与微波干涉仪(MWI)的测量结果进行了对比，结果表明该探针的诊断结果可以反映等离子体参数的变化。

HL-2A装置偏滤器靶板热通量的研究

苗祥淦, 高金明, 严龙文, 黄治辉, 吴 娜, 王威策

2022, 42(3):  347-353.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202203014

摘要 ( )   PDF (4711KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

用HL-2A装置下偏滤器室内的红外测温系统和靶板朗缪尔探针系统分别测量了HL-2A偏滤器靶板上的等离子体沉积功率分布，并进行了对比分析。对HL-2A外偏滤器靶板热流的径向和环向沉积结构分布特征的分析表明，HL-2A装置上靶板热流在径向上基本上呈指数衰减分布，其衰减长度在5~7mm左右。

CFETR电流爬升阶段中性束注入伏秒数分析

陆 野, 杨锦宏, 桂 腾, 任珍珍, 刘 胜, 宁洪伟, 徐敬坤, 宋 强, 邓海飞, 汪卫华

2022, 42(3):  354-360.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202203015

摘要 ( )   PDF (3859KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

利用随时间演化的自由边界轴对称托卡马克代码(TSC)对中国聚变工程实验堆(CFETR)电流爬升阶段的放电进行数值模拟，给出了主要的等离子体参数、等离子体位形演化和线圈电流演化，分析了等离子体电流在中性束粒子辅助加热(NBI)和无辅助加热条件下CFETR电流爬升过程的伏秒数消耗，以及不同的中性束注入条件下的影响。结果表明，适当控制中性束粒子的注入时间及能量沉积剖面可以节省伏秒数消耗10%~25%左右。模拟结果对CFETR的工程设计具有一定的参考价值。

CFETR混杂模式下的准雪花平衡位形设计

李 航, 谢 海, 李国强, 陈佳乐, 钱金平, 高 翔, 黄建军

2022, 42(3):  361-366.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202203016

摘要 ( )   PDF (12709KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

对准雪花位形第二X点的位置进行了优化，从而降低中心螺线管和极向场线圈的电流。结果表明，极向场系统可维持13MA混杂模式的准雪花位形，并获得较长的电流平顶。但是PF2L和PF3L线圈的载流能力需分别提高2.5和3倍。