ITER真空絕熱冷質支撐性能測試平臺設計與研究

張 旭，劉素梅，丁開忠，陸 坤

（1. 蕪湖職業技術學院機械工程學院，安徽蕪湖，241006；2. 中國科學院等離子體物理研究所，安徽合肥，230031）

ITER工程是一項涉及多國家、多組織的國際性大項目，旨在建立一種可控的自持熱核聚變實驗反應堆，以持續且高效地產生清潔的新能源來造福人類［1-3］。ITER中由承擔超導磁體電力運輸的超導電纜和冷卻管道系統、信號控制系統等組成的Feeder饋線系統是保障整個熱核聚變實驗反應堆運行的重要環節，是真空超導磁體線圈終端以及外部各機械結構和信號接口的連接紐帶，該系統的主體結構被包容管道（containment duct，CD）包裹。真空絕熱冷質支撐位于最外層低溫過渡管道（cryostat feed through，CFT）和包容管道之間，用于支撐、固定包容管道及其內部的Feeder饋線系統，它對Feeder饋線系統在超低溫、高真空、強磁場條件下所受的各種復雜載荷起傳遞和緩沖作用。冷質支撐的機械結構組成如圖1 所示。鑒于冷質支撐在ITER中具有重要作用，ITER工程質量總部要求在冷質支撐完成制造后，必須通過相應的測試平臺進行系統性的性能測試，驗證其相關功能指標能否達到工程驗收標準。

圖1 冷質支撐的機械結構組成Fig. 1 Mechanical structure of CMS

1 冷質支撐工況載荷分析

Feeder饋線系統的內部結構及其與低溫過渡管道、包容管道、冷質支撐之間的連接關系如圖2所示。包容管道內部為Feeder饋線系統及附屬零部件構成的復雜管路［4］，冷質支撐頂部與包容管道焊接，底部通過燕尾槽導軌與低溫過渡管道連接。實際工況下，低溫過渡管道內部是低溫、真空環境，所以其內部的冷質支撐也處于低溫、真空環境之中。……