CFETR氦冷陶瓷增殖包層在等離子體主破裂時的電磁結構耦合分析

王 明 雷明準 宋云濤, 魯明宣 裴 坤 劉素梅

CFETR氦冷陶瓷增殖包層在等離子體主破裂時的電磁結構耦合分析

王 明1雷明準2宋云濤1,2魯明宣2裴 坤2劉素梅2

1（中國科學技術大學 核科學技術學院 合肥 230026）
2（中國科學院等離子體物理研究所 合肥 230031）

增殖包層作為中國聚變工程實驗堆(China Fusion Engineering Test Reactor, CFETR)的核心部件，承載著能量轉換和氚增殖的重要作用。中國科學院等離子體物理研究所在之前增殖包層設計的基礎上，又提出了氦冷陶瓷增殖(Helium Cooled Ceramic Breeder, HCCB)包層的概念設計。為評估電磁載荷對HCCB包層結構安全性的影響，借助通用有限元軟件ANSYS，研究計算了在等離子體主破裂時包層中產生的感應渦流、洛倫茲力和力矩。通過多物理場耦合分析方法，獲取了包層中產生的等效應力和形變位移。結果表明，在等離子體電流指數衰減時，HCCB包層模型上產生的最大等效應力和形變位移滿足包層結構設計的要求，同時模擬分析結果也為未來的包層結構優化以及支撐結構設計提供了必要的數據支撐。

中國聚變工程實驗堆，氦冷陶瓷增殖包層，等離子體主破裂

中國聚變工程實驗堆(China Fusion Engineering Test Reactor, CFETR)的目標是與國際熱核聚變實驗堆(International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER)互補，演示連續大規模聚變能安全穩定發電的工程可行性[1?3]。

增殖包層作為未來聚變堆中核心部件，承載著將低成本的聚變能轉化成熱能的作用，還扮演著氚增殖和屏蔽來自等離子體區域的放射性物質的重要角色。增殖包層所處環境復雜，不僅要承受來自等離子區域的核熱，還需承受包層內部冷卻系統的壓力。……