Прочность вакуумной камеры и дивертора термоядерного реактора-токамака при динамических электромагнитных и тепловых нагрузках

• Автор: Комаров, Виктор Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 149 с.

1 Электромагнитные нагрузки на вакуумную камеру и дивертор термоядерного реактора-токамака
1.1 Методы расчета напряженно-деформированного состояния конструкций при действии электромагнитных нагрузок
1.1.1 Напряженно-деформированное состояние электропроводных оболочек в электромагнитном поле
1.1.2 Способы задания электромагнитных нагрузок на расчетных механических моделях конструкций токамака
1.2 Расчетные электромагнитные нагрузки на вакуумную камеру и дивертор реактора-токамака ИТЭР

1.2.1 Переходные электромагнитные режимы в реакторе-токамаке

1.2.2 Оценка электромагнитных нагрузок на вакуумную камеру и дивертор реактора-токамака

1.2.3 Электромагнитные нагрузки на вакуумную камеру и дивертор реактора ИТЭР

2 Прочность вакуумной камеры и дивертора реактора ИТЭР при действии электромагнитных нагрузок

2.1 Выбор расчетных моделей и методов динамического расчета

2.1.1 Уравнения вынужденных колебаний и методы динамического расчета

2.1.2 Расчетные механические модели вакуумной камеры и дивертора
2.2 Предварительные численные исследования
2.2.1 Анализ динамических характеристик вакуумной камеры и кассеты дивертора
2.2.2 Практическое сравнение различных методов динамического расчета
2.3 Динамический анализ вакуумной камеры и дивертора ИТЭР при действии расчетных электромагнитных нагрузок
2.3.1 Предварительные замечания
2.3.2 Динамический анализ вакуумной камеры
2.3.3 Динамика кассеты дивертора при вертикальных движениях плазмы
2.4 Методика выбора характеристик эквивалентного цикла напряжений для оценки циклической прочности
2.5 Анализ нелинейной устойчивости конструкций с учетом пластичности и начальных несовершенств
2.5.1 Методика расчета нелинейной устойчивости
2.5.2 Анализ устойчивости вакуумной камеры ИТЭР

3 Влияние механических свойств, размеров облицовки, ползучести и радиации на прочность и ресурс теплоприемных элементов дивертора ИТЭР при
циклических тепловых нагрузках
3.1 Влияние механических свойств теплоотводящих подложек
3.2 Влияние радиации и уменьшения толщины облицовки
3.3 Влияние ползучести
Заключение
Список таблиц
Список рисунков
Список литературы
Список сокращений
АС АЭС - Аварийная ситуация Атомная электростанция
ВК - Вакуумная камера
ГВП - Г ипервапотрон
ИТЭР - Интернациональный термоядерный экспериментальный реактор
КЭ - Конечные элементы
КИН - Коэффициент интенсивности напряжений
МКЭ - Метод конечных элементов
ммс - Метод модальной суперпозиции
НДС - Напряженно-деформированное состояние
ННУЭ - Нарушение нормальных условий эксплуатации
НУЭ - Нормальные условия эксплуатации
тпэ - Теплоприемный элемент
ЭВМ - Электронно-вычислительная машина
эмн - Электромагнитные нагрузки
СРЭ - Центральный срыв тока плазмы
УВЕ - Вертикальное движение плазмы

Основные условные обозначения
X, У, Ъ - Оси координат
Рх, Ру, ¥г, Мх, - Проекции сил и моментов на оси координат
Му> Л42
К<) - Коэффициент динамичности
V - Накопленное усталостное повреждение
ба/бХ - Скорость роста трещины
ДК - Размах коэффициента интенсивности напряжений
их, иу, Ц, - Проекции перемещений на оси координат
Ах, Ау, А2 - Проекции ускорений на оси координат
[М], [К], [С] - Матрицы масс, жесткостей и диссипации энергии
{^} - Собственный вектор матрицы [А]=[М]"'[К]
- Функции времени в методе суперпозиции
C0j - Собственные круговые частоты системы без затухания
^ - Относительное демпфирование порой собственной форме
колебаний
- Доля нагрузки, вызывающая колебания порой собственной форме
стх - Предел текучести
апч * Предел прочности
[а] - Номинальное допускаемое напряжение
(аД - Приведенные общие мембранные напряжения
(ст)г - Приведенные напряжения по сумме общих (местных)
мембранных и общих изгибных напряжений Стт! - Интенсивность местных напряжений

20° каждый. Радиус цилиндра - 3228 мм. Высота поперечного сечения корпуса -11340 мм, ширина - 6470 мм, наружный радиус - 9740 мм. ВК имеет по 18 патрубков на трех уровнях — верхнем, экваториальном и нижнем. Из 18 экваториальных патрубков 15 являются однотипными (регулярными), а остальные 3 инжекторно-диагностических патрубка имеют уникальную конструкцию. Двухслойная стенка корпуса ВК (толщина слоев 6вк=60 мм) имеет оребрение из полоидальных и тороидальных ребер толщиной бр=40 мм, к которым крепятся элементы нейтронной защиты. ВК имеет 18 опор, каждая из которых представляет пакет из 8 пластин высотой 1650 мм, шириной ~900 мм и толщиной от 24 до 32 мм. Масса ВК с содержимым -10000 т. Веса основных компонент ВК указаны в таблице 7.
Таблица 7 - Вес ВК и внутрикамерных компонент реактора-токамака ИТЭР
Модуль бланкета, Общее Вес компонента, Общий вес,
№ п/п число тонн тонн
1 18 3.65 65
2 18 3.74 67
3 18 3.74 67
4 18 3.74 67
5 18 3.74 67
6 18 3.87 69
7 18 3.99 71
8 18 4.10 73
9 18 3.98 71
10А/10В 18/18 3.81/3.45 68.58/62
11 36 2.9 104
12 36 3.04 109
13 13 2.16 28
14 13 4.62 60
15 36 3.79 136
16 36 4.02 144
17 36 3.6 129
Корпус ВК (без защиты) 2395
Защита ВК 2500
Верхний патрубок^ 18 43.98 792
Экваториальный патрубок 18 55.76/88.06 1294
Нижний патрубок 18 63.65 1145
Кассета дивертора 54 12/14 663