EAST46GHzLHCD系统真空室支撑架及限位机构结构设计与分析.PDFVIP

第33卷 第4期 核 聚 变 与 等 离 子 体 物 理 Vb1．33．No．4 20I3年 12月 NuclearFusionandPlasmaPhysics Dec．20l3 文章编号：0254—6086(2013)04—0337—05 EAST4．6GHzLHCD系统真空室支撑架及限 位机构结构设计与分析 李 波，吴杰峰，朱文华，刘 亮 (中国科学院等离子体物理研究所，合肥 230031) 摘 要：新建设的EAST4．6GHz低杂波系统的真空室要求具有 lOOmm的移动距离，同时必须有非常稳固的 基础和绝对可靠的限位机构。为达到远高于普通型材的结构强度，设计了支撑架、固定地脚和限位机构三种不同 结构型式的高强度焊接支撑，所用材料均为316L不锈钢。三种结构分别为方钢框架结构、塞焊复合型材结构和“日” 字形梁门式塞焊焊接结构。ANSYS有限元结构分析显示这几种结构强度远大于实际工况要求，可以很好地保证 低杂波系统的稳定、稳固和可靠。 关键词：4．6GHz低杂波系统；限位机构；塞焊结构；ANSYS结构分析 中图分类号：TL62+4 文献标识码：A 1 引言 锈钢。 现今国际上核聚变实验领域中，低混杂波系统 (LHCD)作为可靠的辅助加热受到各国大型聚变实 2 支撑架设计与分析 验装置的广泛采用。并且低混杂波常用来驱动等离 图1给出了LHCD系统传动及支撑结构。不计 子体电流和优化电流分布等。为实现 EAST装置 冷却水重量，支撑结构上需要承受的微波器件和天 lO00s以上的稳态先进模式运行的最终物理目标， 线真空室重量近 9t。在支撑架上端安装有两根直线 新建设的4．6GHz低混杂波辅助加热系统将会是一 导轨，用以供天线系统作精确的来回移动和安装辅 种非常重要的加热手段。 助，直线导轨设计安装精度控制在0．05mm以内。 实验中要求 LHCD发射天线的位置可做前后 真空室下安装有远程控制的电缸提供传动动力。为 100mm以上的移动，在天线系统进行辅助加热的时 了达到可靠的稳定性和坚固性，设计中支撑架结构 候又要求天线在指定位置固定不动，并且可以抵抗 用 120mnix120mmxlOmm 的方钢型材氩弧焊焊接 由托卡马克真空吸力导致的倾覆力矩。鉴于上述要 而成川。支撑架的六条支腿座落在更加坚固的固定 求设计 4．6GHz低混杂波系统的传动及支撑结构。 地脚上，固定地脚与一直延伸固定到EAST装置最 其安装于EAST新建LHCD系统真空室E窗口外， 下层地坪的立柱连接。实验中，由EAST装置真空 支承天线系统、馈线入 口段各波导器件以及与 室真空吸力产生的巨大倾覆力矩会对低杂波馈线 EAST装置连接的真空室结构。主要包括支撑架、 器件和天线系统造成很大的破坏，为克服这一不利 导轨、传动系统、固定地脚、限位机构等。因为靠 影响，除电动系统的控制自锁外，还设计了一套机 近EAST超导线圈，支撑结构的材料均为 316L不 械限位机构。它不但可以在实验中固定低杂波真空 收稿 日期：2012—11—14；修订 日期 ：2013—07—30 作者简介：李波(1980-)，男，安徽舒城 ^，助理研究员，博士，从事电物理装置设计与研制。 核聚变与等离子体物理 第33卷 在巨大的真空吸力，在天线需要稳定位置时也需要 割开，或者焊接三块长板，再将中间直筋按位置焊