EAST快动探针交换装置设计与优化.pdf

第34卷 第4期 核 聚 变 与 等 离 子 体 物 理 、，o1．34．No．4 2014年 l2月 NuclearFusionandPlasmaPhysics Dec．2014 文章编号：0254~5086(2014)04-0330-05 EAST快动探针交换装置设计与优化 闫朝辉 ，张安宁 ，李 波2，朱 峰 ，张 炜2 (I．安徽理工大学，淮南 232001；2．中国科学院等离子体物理研究所，合肥 230031) 摘 要：通过计算得出EAST~动探针交换装置所用材料的理论厚度，运用CATIA~图软件建立交换装置4mm 盒形和筒形结构设计模型。将模型导入ANSYS软件进行前期处理和网格划分 ，运用有限元法对模型进行整体强度 分析，获得了最大应力和应变数据。通过增加设计壁厚，建立了5mm不带加强筋筒形和盒形结构进行了有限元分 析。通过对分析结果的优化和比较，得到5mm筒形不带加强筋方案的最大应力和应变最小，结构设计最优。最后， 对模型制造了预研件并进行真空捡漏测试，测试结果满足设计要求。 、 关键词：EAST快动探针；设计分析 中图分类号：TH113 文献标志码：A 1 引言 求依照托克马克装置的标准。选择零部件时尽量采 探针在托克马克装置实验数据采集中起重要 用成熟的标准件，要求使用材料为低磁性材料316L 的作用。探针需要在真空条件下运行，探针暴露在 不锈钢；观察窗能够方便观察探针运行隋况、更换 等离子体边界区域会导致损耗 l【】。在实验过程中， 探针。依据设计要求 ，交换装置内部真空度为 通常要进行多次、多项数据采集，更换探针进行测 1．0x10-6pa， 外部为 latm；真空检漏漏率小于 试。为了减少实验中更换探针导致托克马克装置的 1．Ox10-9pam·3．S～；最大应力小于 100MPa，最大变 “暂停”时间，减少工作人员的安装调整时间，需要 形量要求小于 0．2mm。 在．}央动探针系统设计交换装置 2【】。 2-2 交换装置理论计算 EAST探针交换装置是探针系统的观察窗口和 依据真空设计标准3【】，交换装置实际壁厚为： 更换空间，与EAST窗口法兰外侧的闸板阀相连接。 S=So+C (1) 调整和更换探针过程中，通过关闭闸板阀实现探针 对于盒形结构 ，壳体厚度可以按矩形平板计 系统与主真空隔断。实验过程中，交换装置受 自身 算，壳体计算壁厚 为： 重力、内外大气压差、温度场、磁场以及探针运行 (2) 时的振动等综合作用的影响，受力情况复杂，需对 交换装置设计方案进行整体分析，选择优化方案， 为实际应用提供理论参考。 C=cl+c2+c3 (3) 式中，为壳体实际壁厚；So为壳体计算壁厚；c为 2 交换装置的结构设计 壁厚附加量；B(2o)为矩形板窄边长度；[cr]弯为弯曲 2．1 交换装置的设计要求 时的许用应力；C为最大负公差附加量；c2为腐蚀 交换装置作为探针诊断的重要部件，其设计要 裕度；C3为拉伸减薄量。 收稿 日期：2013—1l_07；修订 日期：2014-07—02 作