CFETR增殖包層極向分塊對電磁載荷分布影響研究

裴 坤 魯明宣

1（中國科學院等離子體物理研究所 合肥 230031）

2（合肥科聚高技術有限責任公司 合肥 230031）

中國聚變工程實驗堆（China Fusion Engineering Test Reactor，CFETR）的目標是填補國際熱核聚變實驗堆（International Thermonuclear Experimental Reactor，ITER）到商業示范堆之間的空白，演示聚變能連續大規模安全穩定發電的可行性［1-2］。增殖包層作為CFETR的關鍵部件，其性能直接決定著聚變裝置氚自持的實現［3］。

在球環裝置中，由于環徑比較小，等離子體β值一般都較高，發生等離子體大破裂的頻率低于托卡馬克。但對于托卡馬克裝置而言，等離子體大破裂是其運行中不可避免的極快失控事件。當發生等離子大破裂時，表現為等離子體極快的冷卻和電流損失，面對等離子的材料元件受到很大的機械應力和電磁載荷，甚至產生嚴重的變形。增殖包層就屬于面向等離子元件。評估等離子電磁工況（等離子體大破裂和垂直位移事件）發生時包層結構的穩定性，是包層設計階段一項非常重要的工作［4-5］。中國包層設計組及歐洲核聚變示范堆（EU DEMO）開展了大量電磁載荷對包層系統結構影響的評估與優化工作。對等離子體大破裂、垂直位移事件等電磁工況以及包層環向扇段分割對包層系統電磁載荷分布影響，都進行了詳細的研究了討論［6-9］。但目前還沒有工作開展過極向分塊數目對于增殖包層電磁載荷影響的研究。CFETR增殖包層在極向上采用多模塊設計方案，增殖包層通過柔性支撐與背板相連，如圖1所示。因此在電磁工況發生時，包層模塊上產生的電磁力均會整體作用在背板上。……