【摘 要】
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中心螺管线圈是中国聚变工程实验堆CFETR的核心部件之一,对等离子体电流的诱导产生、等离子体的成形和稳定起到关键作用.CFETR模型线圈的设计与中心螺管线圈具有相同的物
【机 构】
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中科院等离子体物理研究所,安徽省合肥市230031
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中心螺管线圈是中国聚变工程实验堆CFETR的核心部件之一,对等离子体电流的诱导产生、等离子体的成形和稳定起到关键作用.CFETR模型线圈的设计与中心螺管线圈具有相同的物理目标,即要求具有13T的最高磁场,1.5 T/s的最大磁场变化率.模型线圈的研制采用与CFETR中心螺管原型线圈相同的CICC导体结构,略小于原型磁体内径的混合磁体类型方案,整个线圈由Nb3Sn线圈和NbTi线圈组成,Nb3Sn线圈采用内外结构的设计方案,NbTi线圈采用上下结构的设计方案.线圈本体由多种复合材料组成且呈周期性排列.在设计寿命周期内,线圈必须具备一定的强度和刚度以承受电磁载荷的的冲击.当线圈中的电流达到最大值49kA时,必须保证线圈中的内应力不超出材料的应力强度限制,同时不能产生大的变形,以保证导体电缆的超导性能.本文基于毕奥萨法尔定律计算了导体上的磁场、电磁力,采用有限元分析工具ANSYS计算了线圈引线上的屈斯卡应力,基于分析设计对线圈的内应力进行了评定,并给出了优化设计方案,为后续模型线圈的加工制造提供了参考.
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