江晟昊 袁艳平 曹晓玲

GDC电极冷却流道系统结构优化及适用范围分析

江晟昊 袁艳平 曹晓玲

（西南交通大学机械工程学院 成都 610031）

利用数值模拟的方法研究了各区域流道结构尺寸对GDC电极冷却流道系统传热效果的影响。分析结果表明减小第一区域冷却流道厚度及宽度，增大电极体最外壁顶边的倒圆角半径及第二、三、四区域流道管径均可降低GDC电极的最大温度及平均温度。综合这些影响因素对冷却流道系统结构进行了优化设计，在保证足够安全裕量的前提下有效降低了GDC电极的最大温度及平均温度。针对优化后的GDC电极冷却流道设计，研究了GDC电极在不同工况下所受热负荷及冷却水入口温度大小对电极体各限制参数的影响，并确定了GDC电极冷却流道系统的适用范围。

GDC电极；温度场；数值模拟；压降

0 引言

辉光放电（GDC）电极作为托卡马克装置项目的子项目，旨在清除第一壁表面的核燃料粒子和其它杂质粒子，为高约束性能等离子体提供清洁的和低再循环的第一壁[1]。GDC电极运行期间会经历两个时期，等离子体操作期及烘烤期。在等离子体操作期，GDC电极最外层壁面会作为托卡马克装置内壁面的一部分，并接收到大量的热负荷。

而烘烤期，GDC电极会伸入托卡马克装置的内腔进行辉光放电清除杂质，此时接收到的热负荷较小。由于GDC电极在运行期间承受了较大的热负荷，为了保障电极体的稳定运行，在电极内需要设计冷却流道并通过循环冷却水来达到降温的目的[2]。……