王开松 陈 凯 郝俊川 刘素梅,3

1（安徽理工大学 淮南 232001）

2（中国科学院等离子体物理研究所 合肥 230031）

3（安徽农业大学工学院 合肥 230036）

国际热核聚变反应堆 ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor)是正在进行研制的一项大型国际合作项目，其真空室是等离子体直接运行和进行核聚变反应的场所[1−3]。在真空室内、外壳体间设计了大量结构相似的中子屏蔽块，主要作用是屏蔽中子辐射。中子屏蔽块浸泡在100ºC硼化水中，等离子体破裂及垂直位移事件下会感应很强的电磁力。由于感应电磁力并非均匀分布，每个屏蔽板承载的电磁力大小并不相同。但在结构分析中该感应的电磁力是以加速度形式均匀施加在每个屏蔽块上，而 IO组织给定的力矩是由上述非均匀的感应电磁力产生的，因而分析得到的力矩与 IO组织给定的力矩值有所差别。为此，在分析过程中用补偿力矩方法确保力矩的分析值与实际的力矩值大致保持相同，从而保证结构分析结果的准确性。对中子屏蔽块进行结构分析有助于验证中子屏蔽块设计的可行性，分析中还要考虑重力、地震等载荷综合作用的结果。

1 分析前处理过程

1.1 几何模型的建立

用 CATIA V5软件建立中子屏蔽块的几何模型。为便于计算，在不影响其本身强度、刚度和计算精度的前提下[4]对模型去圆角、倒角和螺纹等简化，简化后的模型基本反映屏蔽块的真实情形。图1显示了简化后的整体模型及各附件。

图1 简化的整体模型Fig.1 The whole model.

1.2 选择材料

根据ITER真空室材料设计准则[5,6]，屏蔽块整体共采用 3种材料。……