常态运行的ITER 杜瓦结构分析

汪献伟，谢 飞，金 环，何 庆

（1.江苏理工学院机械工程学院，江苏 常州 213001；2.顺德职业技术学院电子信息工程学院，广东 佛山 528300；3.中国科学院等离子体物理研究所，安徽 合肥 230031）

1 引言

杜瓦是国际热核实验堆的核心部件之一，它是一个内压为10-4Pa 的抽真空密封容器。杜瓦包裹托卡马克装置主机，从而为冷屏和磁体系统提供真空运行环境。在杜瓦的周向开设有大量的窗口可以为磁体馈线、水冷管、检测引线等提供安装通道，此外杜瓦可以利用其支撑结构将托卡马克主机和杜瓦自身在正常运行以及特定的事故状态下产生的热载荷传递到地面，以减小热载荷产生的危害。整个杜瓦系统主要由四大部分组成：最上方的顶盖、最下方的平底支撑、以及中间区域的上环体、下环体，如图1 所示。由于杜瓦的结构尺寸庞大，杜瓦的安装按照自下而上的顺序进行垂直装配，装配完毕后的杜瓦高度约29m，直径约28m，壁厚约50mm[1-3]，杜瓦的主要参数，如表1 所示。杜瓦的支撑系统主要包含三大部分：裙座支撑、基座环和径向托架，裙座作为杜瓦筒体的外延部分，通过地脚螺栓固定在杜瓦生物屏蔽层的地基上，该安装方式确保了裙座具有足够的强度来支撑杜瓦的重量，同时承受地震载荷的冲击。基座环由两组同心的圆柱形板壳组成，板壳内部设置有径向的加强筋，每相邻两组加强筋之间的周向间隔为4°，基座环的下方与18 个沿周向布置的支撑柱相连接，基座环的主要作用是传递各种类型的载荷，诸如重力载荷、地震载荷、电磁载荷以及由于装置热变形产生的支反力载荷等，托卡马克真空室、环向场线圈、极向场线圈在运行状态下产生的各种载荷都可以通过基座环传递给重力支撑系统。……