hl-2m环向场线圈的结构设计 structural design of hl-2m toroidal field coils.pdfVIP

第 36 卷 第 2 期 核 聚 变 与 等 离 子 体 物 理 Vol.36, No.2 2 0 1 6 年 6 月 Nuclear Fusion and Plasma Physics June 2016 文章编号：0254−6086(2016)02−0136−07 DOI: 10.16568/j.0254-6086.201602007 HL-2M环向场线圈的结构设计 邹 晖，李广生，蔡立君，刘 健，邱 银，单亚农，卢 勇 (核工业西南物理研究院，成都 610041) 摘 要：设计了 HL-2M 环向场线圈基本形状、特殊的指形接头和斜面接头以及馈线、绝缘结构和水冷回路。 每个环向场线圈由 L 形中心段、上弧段和外弧段分别通过指形接头和斜面接头组装成完整的 D 形线圈。分段可拆 卸的 D 形线圈结构可以使得真空室和单个极向场线圈分别整体吊装到环向场线圈内侧。单根引线和双回线的馈线 结构既能节省装置空间，又能降低杂散磁场。TF 线圈匝间绝缘 500V ，对地绝缘 30kV。采用软焊在线圈旁侧槽内 的铜管对线圈进行水冷以带走线圈放电产生的焦耳热。 关键词：HL-2M装置；环向场线圈；指形接头；斜面接头；冷却回路；馈线；电绝缘 + 中图分类号：TL62 2 文献标识码：A 1 引言 2 HL-2M环向场线圈的基本参数和结构 环向场线圈是托卡马克装置的重要部件，其产 2.1 基本参数 生的环向磁场用于约束核聚变实验的等离子体。 环向场线圈的基本参数列于表 1中。 HL-2M装置采用内极向场线圈结构，优点是线圈与 等离子体的距离小，从而使极向场线圈的功率和能 表1 TF线圈基本参数 线圈总匝数 140 量最小；但这种装置结构在工程上会导致所有极向 线圈绕组数量 20 场线圈分段或者环向场线圈分段两种结果。常规导 每个线圈绕组匝数 7 高度/m 5.10 体的环向场线圈主要有中空铜导体绕制线圈和比 宽度/m 2.97 特板式线圈[1] ，其中绕制线圈制造相对容易但不易 内空间高度/m 4.35 内空间宽度/m 2.33 设计分段接头，而比特板式线圈每一匝就是一个大 总重量/t ~182 铜板，而如此大轮廓的铜板是很难加工的，需要分 总电阻/mΩ ~4.0 电感/mH 32 段加工再通过接头组装成型，如将接头设计为可拆 最大环向磁场 BT/T 2.2 / 3 卸的接头，就实现了环向场线圈分段的要求。环向 最大电流/kA 140 /191 满负荷脉冲运行时间/s 14 场线圈分段的好处是所有极向场线圈和真空室都