Исследование параметров теплосъема в тепловоспринимающих элементах инжекционных систем термоядерных установок тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

гз

ноп ^

На правах рукописи

НАУМОВ ВЛАДШИ? КОНСТАНТИНОВИЧ

Исследование параметров теплосъёма в тепловоспринимающнх элементах инжекционных систем термоядерных установок.

Специальность 01.04.14 - Теплофизика и молекулярная физика.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук.

МОСКВА- 1998 г.

Работа выполнена на кафедре Общей физики н ядерного сннте. Московского энергетического института (технического университета).

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент КОМОВ AT. Официальные оппоненты :

доктор фнзнко-математнческнхнаук, профессор МИРНОВ C.B. доктор технических наук, профессор КУЗМА-КИЧТАЮ.А

Ведущая организация: Научно-исследовательский конструкторский институт энергсгтехннки (НИКИЭТ), г. Москва.

Защита состоится 24 декабря 1998 г. в 13 часов 30 мин. на заседани Диссертационного Совета К 053.16.02 Московского энергетическог института (технического университета) по адресу: 111250, Москве Красноказарменная ул., д. 17, корпус Т, каф. ИТФ, 2-ой этаж, комн. 206.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, проснм направить п< адресу: 111250, Москва, Красноказарменная ул., 14, Учёный совет МЭИ (ТУ)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ.

Автореферат разослан «_»_1998 г.

Учёный секретарь диссертационного совета К 053.16.02 к.ф.-м.н.

МИКАВ.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

кктуальносп» проблемы.

К настоящему времени достигнуты значительные успехи в решении роблемы Управляемого Термоядерного Синтеза (УТС), ¡сак в физических редставленнях о свойствах рабочей среды -высокотемпературной плазмы, ак и в разработке и создании инженерных средств практической реализации каз энной проблемы При проектировании термоядерных установок, как равнло, возникает необходимость отвода высокоинтенсивных тепловых отоков от элементов конструкции, непосредственно нагреваемых орпускулярным пучком плазмы большой энергии (~100 МВт). Достигаемые рн этом тепловые потоки весьма велики н составляют 10-100 МВт/м2. В астности, подобная проблема является основной при разработке аботоспособной конструкции приёмника пучков в системе ннжекцнонного агрева плазмы, предназначенной для компенсации потерн энергии в ермоядерной плазме с целью поддержки устойчивой реакции синтеза, [рнбмннкн пучков являются диагностическим инструментом определения едачнны дополнительной энергии, вводимой в термоядерную плазму, а экже пространственно-временного распределения теплового потока в еченнн инжектируемого пучка нейтральных атомов. В настоящее время уществуют работоспособные конструкции приёмников нейтральных атомов ионов, используемых для исследования проблем УТС в ведущих научных абораторнях США, Англии, Японии, России. Как показал анализ научных убликацнй, при проектировании приёмников пучков используются азлнчные расчётно-теоретаческие подходы определения конструктивных араметров теплосъёмных элементов, их термогидравлнческих н грмопрочностных характеристик с непосредственной привязкой к решению онкретной практической задачи. Наблюдающаяся тенденция к возрастанию 1 ер гаи воспринимаемых пучков при соответствующем увеличении эспрннимаемых тепловых потоков приводит, как показала накопленная к астоягцему временит практика, к сужению в возможном выборе типов рименяемых теплосъёмных элементов, оптимально удовлетворяющих эчетанню необходимой термостойкости конструкционного материала и нннмнзацнн параметров теплоотвода, Указанная тенденция открывает ерспектнвы разработки единого расчётно-теорегаческого метода сследовання процессов теплосъёма в обобщённой модели ;плон апряжённых элементов, наборы которых позволяют создать одноразмерную конструкцию приёмника пучков. Таким образом, реализация томянугой перспективы становится в настоящее время актуальной для звершенствования методов проектирования высоко теплонапряжённых *стем.

Цель работы.

1. Анализ накопленного к настоящему времени мирового опыта по создай» средств отвода энергии мощных корпускулярных пучков, характерных дя УТС, как в части конструктивных решений, так н в области эксперимента льньге исследований процессов теплообмена в тепловоспрнннмающн: элементах приёмников.

2. Анализ методов интенсификации теплосьёма и выявление нанболе* перспективного класса теплосъёмных элементов. Анализ процессо! теплообмена теплоносителя со стенками трубки, содержащей скрученнук ленту,

3. Выбор и построение расчётно-теоретнческой модели тепловоспрннн мающей трубки со скрученной лентой при односторонне!* нестационарном нагреве направленным высоконнтенсивным пучкол частиц с привлечением экспериментальных корреляций для параметре! реального теплообмена с целью получения распределений тепповьс потоков и температурных полей в конструкционном материале и i вынужденном потоке теплоносителя.

4. Формулировка н решение задачи выявления в конструкционном материал« распределения компонентов тензора термоупругих напряжений ш полученным из термогндравлнческого анализа температурным полям < оценкой максимально допустимого числа циклов термически: нагруженнй при воздействии импульсных тепловых потоков пучка.

5. Экспериментальная коррекция предложенной численной модели № основе проведённых автором экспериментальных исследованы* теплообмена на фрагментах полноразмерной тепловоспрннимающе? трубки приёмника пучков системы ннжекцнн токамака Т-15 н привлечение результатов исследований теплообмена на фрагментах трубок днвертора проектируемого в настоящее время международным содружеством демонстрационного термоядерного реактора ПЕК..

6. Иллюстрация разработанного автором расчётно-теоретического метод! адиабатических сеченнй на примере расчёта термогндравлнческнх t термопрочностных характеристик наиболее теплонапряжённых трубоь приёмника ионов токамака Т-15 при импульсном нагреве инжектируемый пучком н стационарном нагреве трубок приёмника атомов -калориметр! модуля ннжекцнн ITER.

Научная новизна и основные результаты.

1. Разработана обобщённая численная модель расчёта термогидравлическю н термопрочностных параметров при асимметричном нагреве внешние нестационарным тепловым потоком пучка часгац теплосъёмных трубок с сечениями в виде кругового кольца, и прямоугольника с центральный отверстием, содержащими интенсифнкатор теплообмена -скрученнук ленту.

Показано, что разработанный метод адиабатических сечений применим при больших плотностях внешнего теплового потока с высокоинтенснвным теплоогводом.

На основании экспериментальных данных, полученных на стенде FE-200 EURATOM CEA, произведена коррекция модели метода адиабатических сечений, связанная с выбором корреляций для коэффициента теплообмена при вынужденной конвекции в потоке теплоносителя без фазовых переходов н при поверхностном кнпенни.

, Представлены результаты экспериментальных исследований процесса теплообмена на фрагментах трубок со вставленной скрученной лентой, облучаемых направленным электронным пучком на специализированном теплофизическом стенде, подтверждающие скорректированную модель адиабатических сечений.

. Сравнение корреляции TONG-75 для критических тепловых потоков в трубках прямоугольного сечения со вставленной скрученной лентой, полученной на теплофизическом стенде FE-200 EURATOM CEA, с теоретико-экспериментальной корреляцией, основанной на модели В.В. ЯГОВА, показало высокую надёжность прогнозирования последней, принятой за основу прн расчётной оценке критических тепловых потоков. Представлены результаты термогндравлнческнх и термопрочностных расчётов по скорректированному методу адиабатических сечений тепловоспрнннмающнх трубок приёмника импульсных ионных пучков токамэка Т-15 (ИЯС РНЦ «Курчатовский институт») н стационарного нагрева трубок калориметра системы инжекции проектируемого демонстрационного термоядерного реактора ITER.

фактическая ценность и апробация работы.

. На основании разработанного автором метода адиабзтнческнх сечений произведена оптимизация параметров охлаждения тепловоспринимающих трубок, содержащих скрученную ленту, для приёмников пучков нейтральных атомов и ионов импульсной системы инжекции на промышленном прототипе инжектора - инжекцнонном стенде «ИРЕК» и штатных модулей инжекцин токамака Т- Î 5.

. Метод адиабатических сечений и разработанный автором на его основе АЗС-код были официально приняты Международной рабочей группой по проектированию компонент инжекционных модулей - калориметра и приёмника отклонённых ионов демонстрационного термоядерного реактора ПЕК в качестве основного инструмента по определению их термогндравлнческнх и термопрочностных параметров. Результаты соответствующих расчётов содержатся в официальной технической документации проекта ITER,

i. Основные положения диссертации докладывались на VI Всероссийской Конференции по Инженерным Проблемам Термоядерных Реакторов

(ИПТР) в г. Санкт-Петербурге 27-29 мая 1997 г.[9].

Публикации. Основные материалы диссертации изложены в 12 публикациях. Структура и объЗм работы. Диссертация состоит из шести глав, включая Введение и Выводы, содержащихся на 191 страницах, 8 таблицах, 87 рисунках. Список использованной литературы включает 56 наименований. Общий объём диссертации 203 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ. Глава 1. Введение. В первой главе выполнен детальный анализ существующих систем охлаждения приёмников мощных пучков.

Глава 2. Формулировка теоретико-расчётной модели определения

параметров теплосъёма в теплов о «принимающих элементах приёмников пучков, содержащихингенснфикаторы теплообмена

скрученные ленты. Схема обогреваемого пучком частиц типового тепловосприннмающего элемента приёмника системы инжекции представлена на Рис. 1, В общем виде тепловосприннмающне поверхности приёмников схематизируются в виде набора длинных тонкостенных трубок с сечениями, представленными на Рис.1, и соотношением геометрических размеров:

О)

В качестве конструкционно! материала используется высо* теплопроводные сплавы на оснет медн Для класса трубок (1 охлаждаемых вынужденным потоко теплоносителя, автором предложен физическое представление в вщ набора плоских локально нагреваемь внешним тепловым потоком локально отдающих воспринят^ тепловую мощность теплоносители сечений, разделённых на расстояни большем

т»

>у>/>/>. /а ' г 1

I а

А-А

I

» ' кйзЕи«'

¿X

•Од"

* Ь

С

-распределение внешнего теплового потока пучка. Индексы: е -внешний контур сечения, 1 -внутренний контур сечения; Ь -«горячи» час» контура сечения; с -«холодная» чхсп. контура сечения.

Рас. 1 Схематизация т еппов о отринимающего алемента приемника пучков системы инжекции.

адиабатическими перегородкам] поле температуры в каждом у которых определяется из решени соответствующей плоской краевс задачи. При расстояниях между сече

иямн, меньших Ах, представление поля температуры в указанном виде не [рнемлемо из-за преобладания процессов кондуктивного теплообмена между ечениямн трубки в конструкционном материале. В этом случае поле емпературы определяется из решения вышеперечисленных 3-х мерных равнений с учётом кондуктивного перетекания тепла по материал)' в [аправленнн продольной оси трубки. Для типичных теплосьёмных трубок :риёмннка пучков, например ORNL, Дх«3 мм.

Метод адиабатических сечений достаточно точно описывает поле емпературы в длинных тонких трубках при высоконнгенсивных процессах 'хлаждення с предельно большим коэффициентом теплоотдачи , например, рн поверхностном мнпеннн в высоко расходном вынужденном потоке еплоноентеля, характерном в теплосъёмных трубках приёмников пучков нстемы инжекцнн установок УТС. В подобных условиях весьма близка к еалнзацни схема идеальной адиабатачности, полностью исключающая ■ондуктнвный теплообмен между сеченнямн в z-направленнн трубки со коль угодно малым значением параметра аднаба-гачности, т.е. при Дх-» 0. ice результаты термогндравлическнх н термопрочностных исследований, сложенных в диссертации, основаны на применении этого метода, :азванного автором метод «адиабатических» сечений, а соответствующая :омпьютерная реализация числовых схем, как ASC-код (Adiabatic Cross 'ection Code), Окончательная формулировка задачи по определению поля емпературы в трубках по методу адиабатических сечений представлено в иде набора балансных уравнений сохранения энергии в конструкционном гатериале - в общем случае нестационарного уравнения теплопроводности и вынужденном потоке теплоносителя в каналах трубок со скрученной ентой, связанных между собой условием сопряжения на поверхности онтакга жидкость-стенка. Указанные уравнения с краевыми условиями и нстемой замыкающих параметров в виде набора экспериментальных орреляцнй, параметрически зависящие от коэффициента закрутки крученной ленты

це -внутренний диаметр трубки, Ьц-шаг скрученной ленты, представлены в сновном тексте диссертации.

Распределение температуры в конструкционном материале определяется ля двух типов сечений, представленных на Рис. 1. Сформулированные таким бразом краевые задачи решаются конечно-разностным методом. Полное писание конечно-разностного представления уравнений в рассматриваемых бластях сечений содержится в основном тексте диссертации. Процесс овмеегного решения уравнений начинается выбором внешнего режимного араметра -минимально необходимого объёмного расхода теплоносителя

через трубку, обеспечивающего выполнение условия отсутствия обьёмноп кипения в потоке теплоносителя на выходе нэ зоны нагреза трубкн:

Т,<Ю*Т;(Ра) (з

с последующим отслеживанием в каждой точке с угловой координатой ф; не внутренней границе гк -сечения выполнения условия:

яДг.сиг^Яснр (4

обеспечивающим устойчивость тепло сьёма на каждом дискретно? временном шаге т в процессе нагрева трубкн. Прн невыполнешш условия (4 осуществляется итерация по скорости потока в трубке в сторону увеличены; объёмного расхода теплоносителя с последующей коррекцией зависящих о неё промежуточных теплогидравлическнх параметров системы жидкость стенка.

Глава 3. Термоупругие напряжения и термоцшглическая усталость в конструкционном материале тепловосп|)ныимйК(Щих элементов приёмников пучков.

1. Термоупругие напряжения .

Определение термических напряжений в трубках осуществляется н; основе известных распределений температуры в конструкционном материале полученных по методу адиабатических сечений, описанного в Главе 2. Дго длинных трубок (1) на основании принципа Сен-Венана оценку реальны? термических напряжений можно свести к оценке напряжений в выбранное наборе плоских сеченнй, расположенных на расстоянии большем 2-х, З-з толщин стенки от сечения заделкн трубок в коллекторах подвод; охлаждающего теплоносителя. Решается базовая плоская задач; термоупругости для сечений трубок в виде кругового кольца у. прямоугольника с центральным отверстием для принятых в теории упругосп приближений -плоской деформации с последующим обобщением е приближение плоских сил н плоских напряжений. Поле напряжений е плоской области с заданным распределением нестационарного пол* температуры может быть получено из решения краевой задач* термоупругостн в квазистатическом приближении:

Д,Д = 0

V = Д„,Р- та.Е.Т

где функция т имеет вид:

т

1 ...£„ = О

гг

1.........= О

функция напряжений Эри, производящая компоненты тензора -рмоупругнх напряжений ;

1 ÔF 1 9 F

a2 F

д

=

р ф р öcp

2 >

=

ф

2 >

1

ÔF}

Ф чр

Граничные условия соответствуют свободному расширению области ечення при нагревании:

р(г,р,ф;г)|реГ = С, +С2г4 сов(ф), (г,р,ф;г)|реГ. = С2 соб(ф)

ср

~Р (6 1)

Р^Р^)^ = 0, — (т;р,фГ2)|р£Г( = О

Зесь Г|, Ге — внутренняя н внешняя границы сечення трубки, Твк как ассматриваемые сечення двусвязные области, то (6.1) должны бьпь ополнены условиями однозначности перемещений и угла поворота при бходе внутренней границы (окружность радиуса Г;):

* с

СI ÔV ÖV

p-cosœ— + sinq>——

•pdç= О

J piAp=0, Р = г<

о Ф

(6.2)

Из условия (6.2) определяются константы Ci, С 2 в граничных условиях 5.1). Напряжения на границах сечения определяются как: для модели плоских деформаций и напряжений

<*Jr = V|r - т-аьЕс(Тс -Тс0)|г.

а.

zz Г

:|1сУ|г~ш-аьЕс(Тс-Тг0)|г.

(7)

для модели плоских сил

'zzT Г

= ц - v|r - m • aLEc(Тс - Тс0) r+aLEc{Tc - Tc0)f .

(8)

Ввиду би гармони ческой структуры функции Эри, максимальные значения '), (8) достигаются на границах области сечення трубки н, следовательно, >итерий эквивалентных напряжений согласно энергетической теории точности может быть представлен в форме R. Misses на границах области:

Rie = ^++к ~ Г) c9:

Потенциально опасная точка на границах каждого z -сечения трубка определяется как:

R^ = шах(к4 ,Re) (ю;

Краевая задача (5)-(7) решается аналитически для кругового кольца ь численно для прямоугольника с центральным отверстием, Подробности решения содержатся в основном тексте диссертации. Конечно-разностныЕ алгоритм для обеих рассмотренных типов сеченнй в виде единого модуля интегрирован в компьютерный пакет кодовой реализации мегодг адиабатических сечений для теплогндравлнческого и термопрочностногс анализа теплосьёмных трубок приёмников пучков- ACS код. 2. Оиенка термоциклической усталости.

Для оценки несущей способности теплосьёмных трубок возможно использование различных критериальных соотношений, включающих в себя компоненты тензора термоупрушх напряжений в точках конструкционного материала, где эти соотношения максимальны Как правило, эти соотношения определяют эквивалентное термоупругое напряжение, непревышенн« которого предела текучести обеспечивает целостность конструкции е рассматриваемый момент времени, а изменение его в процесс« динамического воздействия на трубку внешних тепловых потоков позволяет оценить по накопленной локальной пластической деформации допустимо« количество циклов внешних воздействий.

Исследование параметров усталости, проведенных в настоящее время для некоторых материалов, дали представление кривой усталости в виде:

^maxERnax = ^Ч

^ = С":

= с0

где SRnBI »Rnaj -максимальные эквивалентные деформация и напряжение

соответственно за полный цикл теплового воздействия.

Физическая реализация (11), во внутренних точках конструкцнонногс материала приводит к расширению по мере роста числа циклов термически: воздействий дефектных зон, обусловленных локальными знакопеременным* пластическими деформациями, а в случае достижения этого условия н: границах сечения - к образованию микротрещин с последующий раскрошиванием и уменьшением несущей толщины стенки.

Качественный аналнз зависимостей прочностных свойств конструкционных материалов при термоцнклнчсскнх нагружениях приводит к следующим общим рекомендациям для выбора материала теплосьёмных грубок н характеристик тепловых нагруженнй:

» при коротко импульсных тепловых нагрузках увеличение пластичности приводит к увеличению сопротивления знакопеременному пластическому деформированию;

» при длинно импульсных тепловых нагрузках деформация ползучести

снимает термические напряжения; » обеспечение равномерного нагрева и охлаждения снижает градиент температуры по сечению трубки н её длине, а значит способствует уменьшению термоциклнческих напряжений; » высокая чистота механической обработки поверхностей, подверженных воздействию переменных тепловых потоков, минимизирует концентрацию термических напряжений в поверхностном слое;

• использование защитных покрытий, а также применение основного конструкционного материала с минимальным Ot,LEc и высокой

теплопроводностью. Глава 4. Экспериментальные исследования параметров теплосъёма в тепловоспринимающих элементов приёмников пучков.

Для оценки соответствия основных положений теплофнзнческой модели метода адиабатических сечений, изложенных в Главе 2, реальному процессу нагрева теплосьёмных трубок, охлаждаемых вынужденным потоком геплоноснтеля в составе полноразмерной конструкции приёмника пучков, привлечены как результаты экспериментов по отработке теплонапряжённых элементов ннжекцнонных систем, проведенных автором з РНЦ «Курчатовский Институт», так и результаты модельных испытаний в рамках программы опытно-конструкторских исследований по созданию прототипа термоядерного реактора ITER , выполненных под эгидой Европейского Сообщества EURATOM 1. Те rut о à изический стенд ЭЛА-бО/15Т.

В основу разработки н создания теплофнзнческого стенда ЭЛА 60/15Т положено осуществление задачи проведения исследований проблемы максимально допустимого нагрева фрагментов приёмников пучков системы ннжекции токам ака Т-15, при котором возможен устойчивый режим охлаждения, как при стационарной тепловой нагрузке, так и при импульсном воздействии теплового потока Функционально, стенд состоит из следующих систем:

• имитатор теплового воздействия корпускулярного пучка- электронный пучок, генерируемый электронной пушкой с регулируемой мощностью н системой строчно-кадровой развёртки луча;

• фрагменты элементов натурной конструкции приёмника, воспринимающих пучок;

• система охлаждения фрагментов с натурными условиями теплосьёма, а именно; объёмный расход и температура охлаждающей воды н давлении на входе в охлаждаемый фрагмент обеспечивается специальным водяным контуром стенда;

• система вакуумной откачкн рабочей камеры установки с размещаемые в ней исследуемым элементом и источником нагрева -электронной пушкой;

• системы регистрации распределения и уровня тепловой мощности в электронном пучке, а также параметров охлаждающей воды на входе и выходе из исследуемого элемента;

• электронный блок управления теплофизнческнмн процессами, выполняющий логические функции фиксации по времени измеряемых параметров в зависимости от выбора критерия достижения критической тепловой нагрузки на исследуемом модельном фрагменте.

На этом стенде быш проведены эксперименты по исследованию адекватности воспроизведения докрнтнческого процесса теплообмена при одностороннем стационарном нагреве фрагмента тегатовоспрннимающей трубки приёмника пучков токамака Т-15 с параметрами, рассчитанными по методу адиабатических сечений, изложенному в Главе 2, реальным условиям при модельном нагреве электронным пучком. Схема экспериментального фрагмента трубки представлена на Рис, 2, Для стационарного процесса нагрева модельного фрагмента, по измеренной в эксперименте температуре в точке установки управляющей микро термопары, применяя вычислительную процедуру метода адиабатических сечений решения краевой задачи нестационарного нагрева цилиндрической трубки внешним тепловым потоком пучка, определялись соответствующие значения мощности (¡)0 и максимального теплового потока с^, при условии равномерного распределен ня на обогреваемой поверхности фрагмента 14x14 мм. Вычисленные значения мощности сравнивались с калориметрической мощностью <2г, рассчитанной по среднемасеовому подъёму температуры потока воды в зоне нагрева фрагмента. Результаты экспериментов представлены на Рис.3, подтверждающие корректность численной модели.

На рнс.4 представлены данные экспериментов по «холодным» гидравлическим испытаниям полно- размерных теплосьёмных трубок, содержащих скрученные ленты, приёмников системы инжекцнн Т-15 и опытного инжектора «Ирек». Расчёт гидравлического сопротивления по данным экспериментов (2) осуществлялся по корреляции Ве^1ез (кривая 1):

$я=2.29-к040*.$0(ке8Г). (12)

I-фрагмент штатной тегетосгьвкной трубки пркёмккга пучког (медь); 2-тгрмомосты -аерзсггели модельного фрагмента (сталь Х18Н10Т); З-скрученная лента с шггом 23 мм; 4-упр являющая кромгль-ашсметезгя мккро-ггрмопгра.

Ргг.2 Схем» рабочего участка теплосъймной грубви приемники пучков иняе?гтер£ Т-15.

0^25

7 0 95 12.0 14.5 Vf М/С.

1 — ргсч£т по корреляции Bernes (12); 2 — аппроксимация экспериментов для трубок Д=8 км, t, =23 км; 3 — расчй похорртщци (13).

Гес 4 Данные «холодина» стеидоык экспериментов по коэффишигтз!! гидравлического сопротивления теплосъемных трубок прц{м-нахоэ пучков опытного шетсектора «Ирек» и системы инженерш VTC Т-15.

01 намеренная калориметрически мощность лагрега; О, -мг-шсленная стационарная мощность нагрева.

Р:=е.З Сравнение измеренной калориметрической мощности стационарного нагрева фрагмента тепиосг^мной трубки приемник» пучков Т-15 с вычисленной по методу адиабатических сечений

н по принятой автором корреляции (кривая 3):

(13)

обеспечивающая 20% превышение расчётных потерь давления над данными экспериментов. В (12) и (13) - коэффициент гидравлических потерь в трубке без закрутки ленты:

"03164

Re:

,0.25 '«Г

.Ле^ <105,

0221 < 0.0032 +1^557 • - • RCgj- > 10 .

"gf

VfDg

-гидравлический диаметр трубки..

2. Теплофизический attend FE-200 EURATOM CEA

Для исследования термошдравлнческих и термомеханнческнх процессов в теплой апряжённых элементах, проектируемого Международным Содружеством, демонстрационного термоядерного реактора ITER, в 1991 г. Ассоциацией EURATOM-CEA совместно с FRAMATOM в Техническом Центре г, Сант-Марсель во Франции был построен испытательный стенд FE-200 с модельным нагревом электронным пучком мощностью до 200 кВт, функционально сходным с теплофнэнческнм стендом ЭЛА-60Л 5Т. Результаты этой программы исследований привлечены автором для сопоставления и коррекции разработанной расчётно-теоретнческой модели процессов теплосьёма согласно методу адиабатических сечений с данными, полученными из указанных экспериментов, Подробное описание содержится в основном тексте диссертации.

Глава 5. Практическое применение полученных результатов для расчёта теплосьёма и термоупругих напряжений в тепловоспринимв-ющих элементах приёмников пучков системы инжекции Т-15 и ITER. Метод адиабатических сеченнй был положен в основу создания модульной компьютерной программы АЗС код, по которой для заданного распределения теплового потока пучка вдоль длины и по периметру внешней границы каждого сечения трубки могут быть вычислены:

• минимально необходимый объёмный расход теплоносителя;

• распределение средиемассовой температуры и давления в потоке теплоносителя по длине канала теплосьёмной трубки ;

• распределение теплового потока и температуры в конструкционном материале трубки;

• ожидаемое значение критического теплового потока в каждом сечении трубки;

• границы областей поверхностного кипения на внутренней поверхности трубки и локальное паросодержанне в каждом сечении;

• распределение компонент тензора термоупругих напряжений и эквивалентных напряжений по R. Misses в конструкционном материале на границах каждого сечения трубки и допустимое число циклов термических нагруженнй.

Выше перечисленные результаты расчётов были получены для наборов теплосьёмных трубок приёмников пучков системы инжекции токамака Т-15 н проекшруемого в настоящее время при участии РФ термоядерного реактора ITER Некоторые результаты расчётов наиболее теплонапряжённой трубки приёмников пучков системы инжекции Т-15 н ITER представлены на Рис.516. Для выявления зон пластических деформаций на Рнс.13, 14 пунктиром приведены угловые распределение предела текучести материала sç^ (сплав Cu-Cr-Zr) вдоль внешнего периметра сечения трубки.

I .л ■

^ I.W -

'i >.-J> ;

11. ro : чл ; ■iw -

»I 0.? ЛI С1Ч OS .

1Л

1 I

0.7 3» '¡Si I

T

lib J

Г'1:

■ж

\J

У

"1

i.r> frl ii Ы ¿1.4 ft 4 Л

1Л

III

У1J

t. t>1 0* I.

■c. 5 Распределением теплового потока пучка Р*с. б Распределением теплового потока пучка *аль относительной длины теготосгемной труб- вдоль относительной длины теютосъемной труб-1 приемнип ионов Т -15 ки калориметра модуля инжежции ITER

?л

и ; уц ~

F

1'

1.0 -6.1 •

V/

-л!

'¿Г> »I üi <М й* <■-

Г

то*-

ш

У

4 ЛЛ Г! i 3 < 'JA |> ■1

■с.7 Распределения теплового потока на стенке Рас.8 Распределения теплового потока на стенке Diana, ожидаемого критического теплового канала, ожидаемого критического теплового пока вдоль относительной длины теггаось«- потока вдоль относительной длины тепло сте-

ной трубки приемник» ионов Т-15.

мной трубки калориметра модуля инжекцик ITER.

;\о z.6 cif

X.

5 В -tr> w ч*И: к

т '-'В*

I3S I»

(jS

tcrycal

«п ei i.\i

Hi ii/

Pec. 9 Угловые распределения теплового потока на внешней и внутренней границе наиболее т еплонапряжЬнного сечения z/D=0206 тепло съемной трубки приемника ионов Т-15.

Рже. 10 Ушовые распределения теплового пото) на внешней и внутренней границе наибса» теплонапряженного сечения z/L=0.88 тешосъй ной трубки калориметра модуля инжекции ITEF

«!■ <>¡1 № liv 1

vN

яа

an ^ u\>

t, in,.

liVl

P*c. 11 Ушовые распределения температуры на внешней и внутренней границе наиболее тепло-напряженного сечения z/L=0.2Q6 теплосъ«мной трубки npHf мниха ионов Т-15.

Рве. 12 Угловые распределения температуры н внешней и внутренней границе наиболее теше напряженного сечения z/L=0.8S теплосъ€мно: трубки калориметра модуля инжекции ITER

N.

i! ite IKi

"" Л I

I

f,

iij

И' tu

я

A"3

ea i-X)

ДЕИ;

'tx. 13 Углогые распределения эквивалентного гапряжения R. Misses ® на внешней и вну-ренней границе наиболее тегоокгпракбпяого ечншя z/L=0.206 тсппосъИмяой грубжн при- яого сечения s'l^O.SS гегагесьйикой трубки

Psc. 14 Угловые распределения эквивалентного напряжения R. Misses (Б) на внешней и внутренней границе наиболее теплонапряжбн-

мяиза ионоэ Т -15.

калориметра ITER.

■ISD

/N

гтг

су чО t-y.'

'.VI ¡6^ 160

■ее. 15 Угаовое распределение на внутренней и нешней гргшще наиболее теплонапряженного ечения 2/1^=0.206 принггргаетепповим потоком гучга т еюто ст. ёмной трубки при£1.гаи*а ионо» '-15 минимально допустимого числа циклов ермичесп« нагруясений.

Ры. 16 Уптовое распределение на внутренней и внешней гргящг наиболее теплонапряженного сечения z>L=0 203 при нагреве тепловым потоком пучка мисазгЕишо допустимого числа циклов термически* нггруз:ений теппосъбыной трубки калориметра модуля икжекции ITER

Глава 6 Выводы.

На основе разработанного автором метода адиабатических сечений сформулирована термогндравлнческая модель процесса охлаждения тегатосьёмной трубки со вставленной скрученной лентой, для отвода теплового потока пучка , ограниченного максимальным при использовании скрученных лент критическим тепловым потоком 80 МВт/м2 . Метод адиабатических сечений применим при выполнении условия (2\ где Дх- оасстояние между о ас чётными сечениями тотбки в

п

зоне теплоподаода внешнего теплового потока вдоль продольной осн , вне которого несущественны процессы растекания тепла за счёт теплопроводности по материалу трубки в осевом направлении;

2. В приближении идеальной адиабатнчностн сечений (Дх—> 0) разработана численная реализация модели, позволяющая исследовать взаимодействие теплофнзическнх параметров потока теплоносителя и конструкционного материала с целью выбора оптимальных характеристик материала, геометрических характеристик сечения, а также внешних режимных параметров потока теплоносителя в трубках- обьёмного расхода, значений среднсмассовой температуры и давления на входе-выходе из трубки,

3. Для сечений трубок в форме кругового кольца н прямоугольника с центральным отверстием дано замкнутое решение квазистационарной задачи по определению распределений компонент тензора термоупругнх напряжений в конструкционном материале в приближении плоских напряжений, деформаций и сил, сводимых к единому распределению эквивалентных напряжений по R. Misses, обуславливающих выбор конструкционного материала.

4. Используя схематизацию реальной диаграммы Гука конструкционного материала совместно с опытной корреляцией для диаграммы усталости Мэнсона-Коффина при воздействии на трубки переменных по времени тепловых потоков, приведены расчётные рекомендации по оценке предельного числа циклов тепловых нагружений конструкции трубки с сохранением её несущей способности.

5. Даны общие рекомендации по выбору материала и конструкции тепло съёмных трубок, способствующих увеличению предельного числа термоцнклнческнх воздействий от падающего пучка,

6. Разработан и изготовлен экспериментальный стенд по изучению теплообмена, моделирующего натурные условия одностороннего нагрева фрагментов трубок приёмников пучков системы ннжекцнн токамака Т-15.

7. Теоретически исследован и аппаратно реализован метод нагрева фрагментов сканирующим электронным пучком с плотностью мощности до 100 Мвт/м3 с обоснованием и реализацией способа идентификации возникновения кризиса теплообмена в исследуемых образцах трубок.

8. Представлены результаты экспериментальной коррекции теплофнзн-ческой модели метода адиабатических сеченнй;

9. Представлен первичные экспериментальные данные по модельному нагреву фрагментов трубок приёмников пучков УТС Т-15 с результатами сравнения, рассчитанных по скорректированному методу адиабатических сеченнй, необходимой мощности нагрева электронным пучком с калориметрическими измерениями, подтверждающие корректность численной модели.

[О.Предсгавлены экспериментальные данные, полученные автором, по потерям давления в штатных трубках со скрученными лентами приёмников пучков УТС «ИРЕК» н Т-15, аппроксимированные корреляцией, из которых следует двукратное превышение экспериментальных потерь г. .;~т.ения над рассчитанными по классической корреляции Bergleg.

11. Пред ставлен а специф;«: ;K i метода адиабатических сечений, реализованного в модучьисН компьютерной программе ACS -код, позволяющей произвести затиснутый расчёт тепло гидравлических и термопрочностных п^ргметроэ теплосъёмных трубок круглого и прямоугольного сеченая с временными затратами значительно меньшими, чем при использовании специализированного пакета ANSY3, Указанный метод был принят Рабочей Группой РФ по проектированию системы ннжекцнн ITER п тачестсе основного при расчётах параметров приёмников пучков.

12.Приведен полный набор по распределению температурных полей и термоупругия напряжений как по длине трубки, так и в наиболее теплойапряжёни ом сечении, а также даны на их основе оценки времени жизни спроекгорозанны* конструкций тепло съёмных трубок приёмников отклонённых ионов Т-15 и калориметра ITER при условиях подвода квазистацнонарных 1.5 с, 0.1 с импульсов пучка и стационарного подвода тепловой мощности соответственно.

13.Представлены сравнительные данные о влиянии формы сечения на термогндразлнческне п термопрочностные характеристики теплосъёмных трубок , из которых, в частности, следует вывод о нецелесообразности с теплефнзнческой точки зрения применения трубок прямоугольного сечения в виду наличия а угловых точках экстремальных значений температуры нагрева и термоупругих напряжений,

14. На основе изложенных выше расчётов наиболее теплонапряжённых трубок, приведены общие термогндравлические параметры приёмников пучков -приёмника отклонённых ионов Т-15 и калориметра модуля ннжекцнн ITER, принятые в настоящее время в качестве вариантов при их практической реализации.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях;

1. Наумов В.К., Семзшко HJH. Теппогидравлнческне характеристики и критические тепловые нагрузки в приёмниках пучков системы ннжекцнн Т-15 //Атом, энергия. - 1992. -72. - Вып. б. - С. 580-587.

2. Наумов BJC, Комол Л .Т. и др. Автоматизированная система сбора и обработки экспериментальных донных на теплофнзическом стенде по определению критических тепловых нагрузок на фрагментах приёмников

пучков токамакаТ-15 //ВАНГ. Сер. Термоядерный синтез. — 1993. — Выл 1-2. - С. 60-65.

3. Наумов В .К., Семашко H.H. Аналитическая модель оцени теплофнзнческих и прочностных параметров охлаждаемой трубки с< скрученной лентой при асимметричном нагреве импульсом внешнеп теплового потока// Plasma Devices and Operations. —1994. —3. — P. 267 280. — На англ. яз.

4. Наумов BJC., Семашко H.H., Комов A.T. Конечно-разностна; аппроксимация метода адиабатических сечений при численном анализ! процесса одностороннего нагрева охлаждаемой трубки со скрученно{ лентой импульсом внешнего теплового потока.// Plasma Devices an< Operations. -1995. -4. -P. 141-161. - На англ. яз.

5. Наумов В .К., Семашко H.H., Комов А.Т. Модельный натра сканирующим электронным лучом фрагментов приёмников пучко! инжекцнонных систем термоядерных установок при нсследованш критических тепловых режимов. //Plasma Devices and Operations. —1995. -4, -P. 91-100. - На англ. яз.

6. Наумов BJC., Семашко H.H., Комов А.Т. Модификация метод« адиабатических сечений для расчёта охлаждения трубок, содержащие скрученные ленты, при асимметричном нагреве внешним стацнонарньл тепловым потоком с большой плотностью мощности.// Plasma Devices and Operations, —1996. —S. —P. 43-58. — На англ, яз.

7. Наумов BJC., Семашко H.H., Барашков A.C., Комов А.Т. Стационарны« термоупругне напряжения в теплосъёмных элементах приёмников пучкон системы нкжекцнн токамака Т-15,// Plasma Devices and Operations, -1997 —5. — P. 1-11. — На англ. яз.

8. Наумов BJC., Крылов А. И. и лр. Проект системы нейтральной инжекцта в составе ITER.// Paper of 19th Symposium on Fusion Technology, Septembei 16-20. - Lisbon-Portugal, 1996. -P. 16-20. - На англ. яз.

9. Наумов BJC., Панясенков A.A., Семашко H.H., Барашков A.C., Комое А/Г. Параметры теплосъёма в приёмниках пучков системы инжекции ITER. //Plasma Devices and Operations. -1998. -6. - Nos. 1 -3. -P. 129-135. -На англ яз.

f]t-4- 4Z5_Тираж- JO¿) Заказ $34

Типография МЭИ, Красноказарменная, 13.

Глава1. Введение.

1. Обзор современных подходов по материалам научных публикаций.

1.1 Термоинерционная система теплосъёма.

1.2 Приёмники с активной системой охлаждение.

1.3 Выводы.

Глава 2. Формулировка теоретико -расчётной модели определению параметров теплосъёма в тепловоспринимающих элементах приёмников пучков, содержащих интенсификаторы теплообмена-скрученные ленты.

2.1 Математическая формулировка основных уравнений и граничных условий.

2.1.1 Общая постановка.

2.1.2 Метод адиабатических сечений.

2.1.3 Сопряжённая задача определения поля температуры в потоке теплоносителя.

2.1.4 Режимы теплосъёма.5.

2.1.5 Критический тепловой поток.

2.1.6 Распределение давления в потоке теплоносителя.

2.2 Построение конечно-разностной схемы решения основных уравнений.

2.3 Выводы.

Глава 3. Термоупругие напряжения и термоциклическая усталость в конструкционном материале тепловоспринимающих элементов приемников пучков.

3.1 Постановка задачи по определению термоупругих напряжений в сечениях тепловоспринимающих трубок.

3.2 Численно-аналитическое решение модельной задачи.

3.3 Оценка термоциклической усталости.

3.4 Выводы.;.

Глава 4. Экспериментальные исследования параметров теплосъёма в тепловоспринимающих элементах приёмников пучков

4.1 Модельные исследования параметров теплосъёма на фрагментах тепловоспринимающих элементов приёмников пучков токамака Т-15.

4.1.1 Описание экспериментального стенда.

4.1.1.1 Автоматизированная система управления экспериментом и обработки экспериментальных данных.

4.1.1.2 Теплофизическое обоснование идентификации начала кризиса теплообмена в испытуемом модельном образце.

4.1.1.3 Электронный блок управления теплофизическими процессами.

4.1.1.4 Система модельного нагрева испытуемого фрагмента.

4.1.2 Методика проведения экспериментов.

4.2 Использование результатов экспериментов на теплофизическом стенде FE-200 EURATOM-CE А по коррекции численной модели.

4.3 Выводы.

Глава 5. Практическое применение полученных результатов для расчёта теплосъёма и термоупругих напряжений в тепловоспринимающих элементах приёмников пучков системы инжекции токамака Т-15 и ITER.

5.1 Спецификация численной модели.

5.2 Результаты расчётов термогидравлических и термопрочностных параметров теплосъёмных трубок приёмников пучков системы инжекции токамака Т-15.

5.3 Результаты расчётов термогидравлических и термопрочностных параметров теплосъёмных трубок приёмников пучков модуля инжекции ITER.Л

5.4 Влияние формы сечения трубчатых тепловоспринимающих элементов на теплофизические и термопрочностные характеристики по результатам расчётов теплосъёма в приёмниках пучков токамака Т-15 и ITER.

5.5 Выводы.

Глава 6. Выводы.

Список публикаций автора.

ВЫВОДЫ

1. При разработке и создании технических средств отвода высокоэнергичных пучков с плотностью теплового потока, превышающей 10 МВт/м2, реализуемых в инжекционных системах термоядерных установок, могут быть использованы два метода организации теплоотво-да:

• термоинерционные с аккумуляцией теплового потока в массивных плоских пластинах расчётной толщины из сплавов с высокой теплопроводностью и теплоёмкостью за время облучения пучком и последующим отводом в паузе между импульсами запасённого тепла либо излучением, либо потоком теплоносителя с малым объёмным расходом. Ограничивающим фактором применения таких систем является температурная термостойкость конструкционного материала и, следовательно, этот метод может быть использован при короткоим-пульсном подводе тепловой мощности (в среднем ~0.5 с);

• активная система отвода тепловой мощности пучка потоком теплоносителя, прокачиваемого через систему каналов, оптимизированных для максимального теплосъёма со стороны тепловоспринимающей поверхности. Ограничивающим фактором применения активной системы является уровень критических тепловых потоков на стенках каналов охлаждения. Активная система используется для отвода тепловых потоков дтинноимпульсных и стационарных пучков.

2. В качестве базовых теплосъёмных элементов в известных по материалам научных публикаций приёмников пучков с активной системой теплоотвода в настоящее время используются либо НУ— модули с максимумом воспринимаемого плотности теплового потока до 30 МВт/м2 в импульсном режиме с ограниченным числом импульсов, определяемым термопрочностными свойствами конструкционного материала, либо трубчатые элементы круглого или прямоугольного сечения с каналом охлаждения со вставленной скрученной лентой, выбор шага которой позволяет увеличить критические тепловые нагрузки, значительно превосходящие 30 МВт/м2.

3. На основе разработанного автором метода адиабатических сечений сформулирована I теплогидравлическая модель процесса охлаждения теплосъёмной трубки со вставленной скрученной лентой, широко используемой при проектировании и создании приёмников пучков.

4. В приближении идеальной адиабатичности сечений (Лх —» 0) разработана численная реализация модели, позволяющая исследовать соотношение тегоюфизических параметров потока теплоносителя и конструкционного материала с целью выбора оптимальных характеристик материала, геометрических характеристик сечения, а также внешних режимных параметров потока теплоносителя в трубках-объёмного расхода, значений среднемассовой температуры и давления на входе-выходе из трубки. *

5. Для сечений трубок в форме кругового кольца и прямоугольника с центральным отверстием дано замкнутое решение квазистационарной задачи по определению распределений компонент тензора термоупругих напряжений в конструкционном материале в приближении плоских напряжений, деформаций и сил, сводимых к единому распределению эквивалентных напряжений по R. Misses, обуславливающих выбор конструкционного материала.

6. Используя схематизацию реальной диаграммы Гука конструкционного материала совместно с опытной корреляцией для диаграммы усталости Мэнсона - Коффина при воздействии на трубки переменных по времени тепловых потоков, приведены расчётные рекомендации по оценке предельного числа циклов тепловых нагружений конструкции трубки с сохранением её несущей способности.

7. Даны рекомендации по выбору материала и конструкции теплосъёмных трубок, способствующих увеличению предельного числа термоциклических воздействий от падающего пучка.

8. Представлен банк экспериментальных данных, полученных автором, по потерям давления в трубках со скрученными лентами, аппроксимированные корреляцией (2.93), из которых следует двукратное превышение экспериментальных потерь давления над рассчитанными по классической корреляции Bergles.

9. Сформулирована и технически реализована концепция специализированного тепло-физического стенда, максимально моделирующего натурные условия одностороннего нагрева фрагментов трубок приёмников пучков системы инжекции токамака Т-15. Теоретически исследован и аппаратно реализован метод нагрева фрагментов сканирующим электронным пучком с плотностью мощности до 100 МВт/м2 с обоснованием и реализацией способа идентификации возникновения кризиса теплообмена в исследуемых образцах трубок.

10. На основании экспериментальных исследований на установке FE- 200 по данным работы [39] представлены результаты коррекции теплофизической модели метода адиабатических сечений в части выбора экспериментальных корреляций для адекватного описания про

-196цессов теплообмена при вынужденной конвекции теплоносителя с поверхностным кипением в трубках со скрученными лентами, а именно: режим однофазной вынужденной конвекции описывается корреляцией Lopina -Bergles (2.35), основанной на корреляции Sieder- Tate (4.15); режим поверхностного кипения описывается модифицированной кривой кипения (4.17) в форме Thorn (2.43);

11. Представлен банк первичных экспериментальных данных по модельному нагреву фрагментов трубок приёмников пучков Т-15 с результатами сравнения рассчитанных по скорректированному методу адиабатических сечений, необходимой мощности нагрева электронным пучком с экспериментальными калориметрическими измерениями, подтверждающие корректность численной модели.

12. Представлена спецификация экспериментально скорректированного метода адиабатических сечений, реализованного в модульной компьютерной программе ACS-код, позволяющей произвести замкнутый расчёт теплогидравлических и термопрочностных параметров теплосъёмных трубок круглого и прямоугольного сечения с временными затратами значительно меньшими, чем при использовании специализированного компьютерного пакета AN-SYS. Указанный метод был принят Рабочей Группой РФ по проектированию системы инжек-ции ITER в качестве основного при расчётах параметров приёмников пучков.

13. Приведен полный набор по распределению температурных полей и термоупругих напряжений как по длине трубки, так и в наиболее теплонапряжённом сечении, а также даны на их основе оценки времени жизни спроектированных конструкций теплосъёмных трубок приёмников отклонённых ионов Т-15 и калориметра ITER при условиях подвода квазистационарного 1.5 с импульса пучка и стационарного подвода тепловой мощности соответственно.

14. Представлены сравнительные данные о влиянии формы сечения на термогидравлические и термопрочностные характеристики теплосъёмных трубок, из которых, в частности, следует вывод о нецелесообразности с теплофизической точки зрения применения трубок прямоугольного сечения в виду наличия в угловых точках экстремальных значений температуры нагрева и термоупругих напряжений.

15. На основе изложенных выше расчётов наиболее теплонапряжённых трубок, приведены общие термогидравлические параметры приёмников пучков - приёмника отклонённых

-197ионов Т-15 и калориметра модуля инжекции ITER, принятые в настоящее время в качестве возможных вариантов при их практической реализации [53]—[55].

16. Материалы диссертации опубликованы в виде научных статей (список прилагается) и доложены автором на 6-ой Всероссийской Конференции по Инженерным Проблемам Термоядерного Синтеза, проведенной в г. Санкт - Петербурге 27-29 мая 1997 г.

-198

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА

1. Наумов В.К., Семашко Н.Н. Теплогидравлические характеристики и критические тепловые нагрузки в приёмниках пучков системы инжекции Т-15 // Атом, энергия. - 1992. - 72. - Вып. 6,- С. 580-587.

2. Наумов В.К., Комов А.Т. и др. Автоматизированная система сбора и обработки экспериментальных данных на теплофизическом стенде по определению критических тепловых нагрузок на фрагментах приёмников пучков токамака Т-15 // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. — 1993. — Вып. 1-2. —С. 60-65.

3. Naumov V.K., Semashko N.N. Analytical model for estimating thermophysical and strength parameters of the cooled pipe with the twisted tape under asymmetric heating by a pulse of external heat flux // Plasma Devices and Operations. —1994. — 3. — P. 267-280.

4. Naumov V.K., Semashko N.N. Komov A.T. Finite-difference approximation of the adiabatic cross-section technique in a numerical analysis of the single-side heating process of a cooled pipe with the twisted tape inside by an external heat flux pulse // Plasma Devices and Operations. —1995. — 4. —P. 141-161.

5. Naumov V.K., Semashko N.N., Komov A.T. Model heating of the injection system beam receptacle fragments in fusion facilities by the scanning electron beam in the studies of critical thermal operating conditions // Plasma Devices and Operations. — 1995. — 4. — P. 91-100.

6. Naumov V.K., Semashko N.N., Komov A.T. Modification of the adiabatic cross-section technique for calculation of pipes containing twisted tapes under asymmetric heating by an external stationary heat flux with a high power density // Plasma Devices and Operations. —1996. — 5. — P. 43-58.

7. Naumov V.K., Semashko N.N., Barashkov A.S., Komov A.T. Non-stationary thermoelastic stresses in heat-removing elements of the beam dumps in the T-15 tokamak injection system // Plasma Devices and Operations. —1997. — 5. — P. 1-11.

8. Naumov V.K., Krylov A. I. and at. General Design of the Neutral Beam Injection System and Integration with ITER // Paper of 19th Symposium on Fusion Technology 16-20 September 1996. — Lisbon-Portugal. — P. 16-20.

9. Naumov V.K., Panasenkov A.A., Semashko N.N., Barashkov A.S., Komov A.T. Heat removal parameters of the ITER Injection Systems Beam Dumps // Plasma Devices and Operations. —1998. — 6. — Nos. 1-3, — P. 129-135.

1. Кадомцев Б.Б. Основы физики плазмы токамака // ИНТ. - 1991. - 10. - Ч. 1. - СС. 141.

2. Stone RJR., Haughian J. М. The design of the calorimeter and beam dump for the TFTR prototype neutral beam injector // Preprint UCRRL-79720 of paper presented at 7l h Symposium on Engineering Problems of the Fusion Research 25-28 October 1977. - Knoxville-Tennessee. - 6 p.

3. Jinchoon Kim, Davis R.C., Haselton H.Y., Queen C.C. Design considerations of calorimeter-target for high power neutral beam injectors // Preprint of a paper presented at the 6th Symposium on Engineering Problems of the Fusion Research 18-21 November 1975. -San Diego- Calif. - P. 14.

4. Jinchoon Kim Targets for high power neutral beams // Preprint GA-A16085 of a paper presented at the Conference of the Application of Accelerators in Research and Industry 3-5 November 1980. -Denton- Texas. - P. 1-5.

5. Hammond D.P., Brookes C.E. A calorimeter system for high intensity neutral beams / Culham Laboratory Abingdon Oxon 0X14 3DB U.K. (Euratom / UKAEA Fusion Association) !977. - P 307-312.

6. Kamperschroer J.H., Pipkins J.F. A three-dimensional heat transfer analysis of the Doublet III beam line calorimeter // Preprint GA-A15639 of a paper at the 8th Symposium on Engineering Problems of the Fusion Research 13-16 November 1979. - San Francisco- California. - 4 p.

7. Gambill W.R., Bundy R.D., Wansbrough R.W. Heat transfer, burnout, and pressure drop for water in swirl through tubes with internal twisted tapes // Preprint ORNL-2911 of a paper at the Chemical Engineering Progress Symposium Series 1961. -P. 127-137.

8. Thorsen R., Landis F. Friction and Heat Transfer Characteristics in turbulent swirl flow subjected to large transverse temperature gradients //HT ASME. -1968. - 90. -No 1. - P. 91-103.

9. Lopina R.F., Bergles A.E. Heat transfer and pressure drop in tape -generated swirl flow of singlephase water // HT ASME. -1969. -91. -No 3. -P. 158-168.

10. Bergles A.E., Lee R.A., Mikic B.B. Heat transfer in rough tubes with tape-generated swirl flow // HT ASME //HT ASME. -1969. - 91. -No 3. -P. 169-171.

11. Combs S.K., Milora S.L. and at. Compact, inexpensive target design for steady-state heat removal in high-heat-flux fusion applications // Rev. Sci. Instrum. -1985. -56. - No.8. -P. 1526

-20012. Combs S.K., Milora S.L. and at. A numerical model for swirl flow cooling in high-heat-flux particle beam targets and the design of a swirl-flow-based plasma limiter / Rep. ORNL/TM-0183. -1984. -21 p.

13. Moir R.W., Taylor C.E., Hoffman M.A. New concept for a high-power beam dump // Nucl. Eng. Design. -1981. - 68,- P. 265-271.

14. Haange R. Design of colorimeter and ion dump for JET neutral injection beam line // Preprint of a paper presented at 9th Symposium on Engineering Problems of Fusion Research 3-5 October 1981. -Chicago. - P. 1352-1355.

15. Becherer R. Rotating target for high power neutral beams, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. -1986. -North-Holland Amsterdam. -P. 28-32.

16. Dehlgren F., Wright К and at. TPX / TFTR Neutral Beam Energy Absorbers / Rep. Princeton Plasma. Phys. Lab. -IEEE -0-7803-1412-3504.00. -1994. -P. 455-461.

17.Baxi C.B., Falter H. Analytical prediction of thermal performance of Hypervapotron and its application to ITER / Preprint General Atomics. -1992 -San Diego. - California 92186-9784. -5 p.

18.Falter H.D., Thompson E. Performance of Hypervapotron beam stopping elements in JET / Preprint JET-P(95)13 of a paper to be submitted for publication in Fusion Technology. - 1995. -12 p.

19 Harbaugh W.E., Bauder R.C. and at. Water cooled D.C. Heat sink development / Final Rep. RCA Corp: P.O. No 2660502. -1977. -Lancaster. -Pennsylvania. -82 p.

20 Reneport W. A., Grote M.G. and at. A heat absorption panel for Neutral and Ion beam dump / Preprint 82-HT-31 for HT ASME. -1982. -23 p.

21.Kreutz R., Klimm M. and at. Design and fabrication of heat absorption panels for Neutral Beam Injectors / Rep. Interatom. -FRG. -IEEE -0-2251-7/86/0000-1265. -1986. -P. 1265-1268.

22.Каменьщиков Ф.Т., Решетов B.A., Рябов A.H. Вопросы механики вращающихся потоков и интенсификация теплообмена в ЯЭУ. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 173 с.

23.Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя: Пер. с нем. - М.: Наука, 1974. - 711 с.

24.Кутепов А.М„ Стерман Л.С., Стюшин Н.Г. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании. -3-е изд., исправ. -М.: Высшая школа, 1986. - 448 с.

25. Ибрагимов М.Х., Номофилов Е.В., Субботин В.И. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление при винтовом движении жидкости в трубе // Теплоэнергетика.-1961.- № 7.-С. 57.

-201

26.Lopina R.F., Bergles A.E. Subcooled boiling of water in tape-generated swirl flow // HT ASME. -1973.-95.-P. 281-283.

27. Jens W.H., Lottes F.A. Analyses of heat transfer, burnout, pressure drop and density data for high pressure water // Rep. ANL-4627. U.S. AEC. -1951. - 12 p.

28.Weatherheat R. J. Nucleare boiling characteristics and the critical heat flux occurrence in sub-cooled axial-flow water system //Rep. ANL-4627. U.S. AEC. - 1951. -32 p.

29.Thom J.R.S., Walker W.M., Fallon T.A., Reising G.F.S. Boiling in subcooled water during flow in tubes and annuli // Prog. Inst. Mech. Eng. - 1966. -3C - P. 180-226.

30. Chen J.C. Correlation for boiling heat transfer to saturated liquids in convection flow // Ind. Eng. Chem. Proc. Des. Develop. - 1966. - 5. - P. 322-350.

31.Ягов B.B. Научное наследие Д.А. Лабунцова и современные представления о пузырьковом кипении // Теплоэнергетика. -1995. - №3. - С. 5-9.

32. Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена. - 5-ое изд., дополн. -М.: Атомиздат, 1979.-414 с.

33. Rohsenow W.M., Hertnett J.P., Ganic E.N. Handbook of heat transfer fundamentals. -2-d edit. -New York.: McGraw-Hill Book Company, 1985. - 1020 p.

34. Rohsenow W.M. Nucleation with boiling heat transfer // Ind. Eng. Chem. - 1966. -58. -№1. - P. 302-315.

35. Кузнецов Ю.Н. Теплообмен в проблеме безопасности ядерных реакторов. - М.: Энерго-атомиздат, 1989. - 296 с.

36. Ягов В.В. Физическая модель и расчётное соотношение для критических тепловых нагрузок при пузырьковом кипении жидкостей в большом объёме // Теплоэнергетика. - 1988. -№ 6. - С. 53- 59.

37.Yagov V.V., Zudin Yu. В. Mechanistic model for nucleate boiling crisis at different gravity fields // Proceeding of the 10th International Heat Transfer Conference 1994. - Brighten, UK. - 5. - P. 189-194.

38. Зейгарник Ю.А., Климов А.И., Маслакова И.В. Предельные параметры для системы охлаждения, использующих кипение сильно недогретой воды // Теплоэнергетика. -1976. -№12. - С. 55-59. '

39. Schlosser J., Boscary J. Termalhydraulic tests on divertor targets using swirl tubes / Final Rep. Association EURATOM-CEA. - P / CO 94.03. -Cadarache., 1994. - 52 p.

-20240. Смитберг, Лэндис Трение и характеристики теплообмена при конвективной теплоотдаче в трубах с завихрителем из скрученной ленты И Теплопередача. - 1964. -№ 1. - С. 52-65.

41. Самарский А.А., Николаев Е.С. Методы решения сеточных уравнений. - М.: Наука, 1978. - 592 с.

42. Мелан Э., Паркус Г. Термоупругие напряжения, вызываемые стационарными температурными полями: Пер. с нем. -М.: Физматгиз, 1958. - 167 с.

43. Коваленко А.Д. Введение в термоупругость. -Киев: Наукова Думка, 1965. - 150 с.

44. Прочность и деформация в неравномерных температурных полях: Сб. науч. тр. под ред. Фридмана Я.Б. -М.: Госатомиздат, 1962. - 254 с.

45. Хан X. Теория упругости: Пер. с нем. -М.: Мир, 1988. - 343 с.

46. Гусаров А.В., Касаткин А.П. и др. Экспериментальный стенд для исследования кризиса теплообмена на фрагменте приёмника энергии Т-15. // Труды МЭИ. - 1993. - № 659. - С. 43-51.

47. Наумов В.К., Комов А.Т. и др. Автоматизированная система сбора и обработки экспериментальных данных на теплофизическом стенде по определению критических тепловых нагрузок на фрагментах приёмников пучков токамака Т-15 // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. —1993. — Вып. 1-2. - С. 60-65.

48. Электронно-лучевая сварка: Сб. статей под ред. Патона Б.Е. - Киев: Наукова Думка, 1987. -С. 183-187.

49. Mayaux G., Cardella A., Chappuis P. and at. 200 kW electron gun facility for plasma facing components tests / Preprint F-13108 Association EURATOM-CEA. - 1991. - CE- Cadarache. - 4 P

50. Naumov V.K., Krylov A. I. and at. General Design of the Neutral Beam Injection System and Integration with ITER // Paper of 19th Symposium on Fusion Technology 16-20 September 1996,-Lisbon-Portugal - P. 16-20.

51. ITER Interim Structural Design Criteria IISDC. - Document number S 74 RE 296-06-18 W 1.1

Appendix A -Material Design Limit Data. - 39 p.

Appendix В -Guidelines for analysis, in-vessel components. - 59 p.

Appendix С -Rationale or justification of the rules. - 83 p. '

52. Stubbins J. Cooper Alloy Fatigue Performance / Working Meeting on materials and Joints for in-vessel components ITER Joint Central Team 13-16 May 1996. - Garching Co-Center. - 5 p.

-203

53. Naumov V.K., Alexandrov E.V. and at. Part of the Engineering and Physics Design of the ITER NBL 1 MeV, 12.5 MW Module / Prepared by the RP Home Team Task Agreement Ref. No: 53 TD 09 94 -10 -28 RF RRC «Kurchatov Institute» Institute of Nuclear Fusion. - 1995. -.Moscow. -120 p.

54. Naumov V.K., Alexandrov E.V. and at. Part of the ITER NBI Beam line Design / Prepared by the RF Home Team Task Agreement Ref. No: 53 TD 13 FR ID No: D322 RRC «Kyrchatov Institute» Institute of Nuclear Fusion. - 1996. - Moscow. - 180 p.

55. Naumov V.K., Alexandrov E.V. and at. Part of the ITER NBI Beam line Design / Intermediate Report on the First Phase of Work. - RP Home Team Task Agreement Ref. No: 53 TD 19 FR (ID No. D322) RRC «Kurchatov Institute» Institute of Nuclear Fusion. - 1997. - Moscow. - 150 p.

56. Кузма-Кичта Ю.А., Комендантов A.C. и др. Влияние закрутки потока и пористого покрытия на характеристики теплосъёма при кризисе теплообмена в каналах с неоднородным нагревом // ТВТ. - 1992. - № 4. - С. 772-777.