Details

Работа посвящена исследованию работоспособности резервного размыкателя магнитной системы ИТЭР при потере теплоносителя, моделированию дуговых процессов при экстренном срабатывании без охлаждения и разработке решений тепловой защиты для режима медленного вывода энергии. Задачи исследования: 1. Обзор методов коммутации постоянного тока и архитектуры системы быстрого вывода энергии (FDU) ИТЭР. 2. Разработка физико-математической модели дуговых процессов по уравнению Майра при срабатывании без охлаждения. 3. Параметрические расчёты времени гашения дуги, перенапряжений и теплового баланса. 4. Оценка допустимости аварийного срабатывания при отказе контура охлаждения. 5. Тепловой расчёт медного цилиндра при потере теплоносителя в режиме медленного вывода тока и разработка решений его тепловой защиты. Подтверждена работоспособность аппарата при единичном экстренном срабатывании без охлаждения. Выявлена критическая уязвимость в режиме медленного вывода: без охлаждения цилиндр разрушается за время, на два порядка меньше требуемого. Рекомендована комбинация пассивного термодемпфера из сплава Розе и мембранного аккумулятора с кремнийорганической жидкостью ПМС-100. Использованы программные комплексы: ANSYS Workbench, COMSOL Multiphysics, MATLAB.

The work is devoted to studying the operability of the backup protective circuit breaker of the ITER magnetic system during a loss of coolant, modeling arc processes during emergency operation without cooling, and developing thermal protection solutions for the slow energy discharge mode. Research tasks: 1. Review of direct current switching methods and the architecture of the Fast Discharge Unit (FDU) system of ITER. 2. Development of a physical and mathematical model of arc processes based on the Mayr equation for the operation of the device without cooling. 3. Parametric calculations of arc extinction time, overvoltages, and thermal balance. 4. Assessment of the admissibility of emergency operation in the event of a cooling circuit failure. 5. Thermal calculation of a copper cylinder during loss of coolant in the slow current discharge mode, and the development of its thermal protection solutions. The operability of the device during a single emergency operation without cooling was confirmed. A critical vulnerability was revealed in the slow discharge mode: without cooling, the cylinder is destroyed in a time two orders of magnitude shorter than required. A combination of a passive thermal damper based on Roses alloy and a membrane accumulator with organosilicon fluid PMS-100 is recommended. The following software tools were used: ANSYS Workbench, COMSOL Multiphysics, MATLAB.