核聚变堆极向场线圈氦冷却管结构设计与优化

• 作者: 邹春龙 杜双松 江峰 陆坤 卫靖 沈光 Peter Readman .中国科学院等离子体物理研究所 .合肥中科离子医学技术装备有限公司 .欧洲聚变能研究中心
• 来源期刊: 发电技术
• 学科: 工学
• 关键词: 热核聚变;聚变装置;极向场线圈;氦冷却管;结构设计;超导磁体;强磁场;等离子体
• 年，卷（期）: 2025,（6）
• 页码范围: 72-78
• 页数: 7页
• 语种: 中文

摘要

【目的】氦冷却管是聚变超导磁体系统的核心部件，承担着超导磁体冷却通道与低温系统的连接，直接关系着超导磁体系统的运行稳定。由于氦冷却管需在装置现场进行焊接，因此氦管结构设计需从功能实现和现场工艺可操作性等多角度综合考虑，提出合理解决方案。【方法】通过综合分析聚变堆极向场结构，开展了低温氦冷却管结构优化及压损评估研究，并从结构力学角度对氦孔尺寸和焊缝倒角优化设计方面进行了全面的对比分析，提出聚变堆磁体氦冷却管设计准则一般要求。结合氦冷却管结构力学分析、压损分析，并综合考虑现场可操作性，提出氦冷却管设计方案，以满足聚变堆磁体氦冷却管要求。【结果】短跑道氦冷却管虽然会导致局部压损增大，局部压损相当于2.7 m长的导体，但与线圈总长相比，其所带来的压损基本可忽略。【结论】采用短跑道型氦管设计方案不仅可以满足功能需求，还可极大提高现场工艺可操作性，可满足聚变堆超导磁体氦冷却管要求。