论文部分内容阅读
作为真空室里重要的内部部件之一,偏滤器模块在聚变反应堆中具有重要的作用,它能够排除聚变反应产生的杂质、氦灰和热量。但由于真空室内高温、高辐射的环境,偏滤器模块等在真空室内的内部部件非常容易损坏,因此需要对它们进行定期维护、更换。而维护、更换内部部件不能由人直接进入真空室操作,而是需要通过操作人员在安全区域操纵计算机和机器人进行远程操作完成,简称遥操作。偏滤器模块的遥操作系统包括偏滤器模块、搬运工具、焊接工具、切割工具、末端执行工具等,而对于偏滤器模块安装/拆卸过程的兼容结构——支撑结构和冷却水管,它们对偏滤器模块的遥操作的完成具有决定性的作用。本文主要对CFETR偏滤器模块遥操作的支撑结构和冷却水管的焊接/切割进行了研究,基于空间自由度的理论基础和刚体稳定性基础,提出了四种设计方案,并且根据CFETR窗口的设置,将每个窗口分配3个偏滤器模块进行遥操作维护:一个中间偏滤器模块,两个第二偏滤器模块。但由于等离子体的不稳定性,容易破裂产生Halo电流和Eddy电流,进而产生电磁力。这对新设计的支撑结构提出了很高的要求:不仅要满足遥操作的要求,即高效率、可靠性等,还要能够满足结构强度的要求,能够在电磁环境下将偏滤器模块固定在轨道上。在电磁分析时,由于等离子体在16ms时间内破裂,所以提出了四种工况进行了分析:一、只有Halo电流;二、只有Eddy电流;三、Halo电流引起的电磁力最大时和Eddy电流进行耦合;四、Eddy电流引起的电磁力最大时和Halo电流进行耦合。根据四种工况的分析结果,对支撑结构,特别是内支撑进行了优化确保其满足工作要求。然后在虚拟环境中,根据不同设计方案遥操作过程的不同,在不同的窗口环境里,设计了偏滤器模块进出真空室窗口和安装过程的流程图。根据流程图,对偏滤器模块的遥操作安装过程进行了仿真,在仿真过程中,主要是验证支撑结构设计的可行性,确保所设计的结构在虚拟环境中能够工作,不影响偏滤器模块的遥操作过程。作为偏滤器模块兼容结构的另一方面,冷却水管需要考虑的是如何和外界的冷却水管进行连接,以及当偏滤器模块需要维护、拆卸、更换时,如何将冷却水管和外界的水管分开,本文提出了相应的操作方法,首先通过焊接的方法将它们连接起来,然后为了保证气密性,在焊接接口处添加了密封圈;拆卸偏滤器模块时,首先取走密封圈,然后用切割工具将连接的水管切开。