负离子源测试平台真空室结构设计及优化

【摘要】：负离子源测试平台是用于开展未来磁约束聚变装置中性束注入系统负离子束源性能研究的测试装置。研究分析了负离子束源性能特征及测试方法，基于测试平台工程及物理设计需求，完成了国内首台以盒形壳体作为结构模式的大功率负离子源中性束注入系统（Negative ion based Neutral Beam Injection system， NNBI）束源测试平台真空室的结构设计及重要部件的集成。运用ANSYS Workbench软件建立有限元模型，数值分析了真空室结构静态力学特性，得到了应力与变形分布规律，并通过应力线性化分类处理与响应面的方法分别进行了各类应力评估和束线真空室变形最大的后端封头的结构优化。结果表明：真空室的结构强度与变形量均满足工程设计需求，优化后的封头变形幅值显著降低，为负离子源测试平台的集成设计优化与研制奠定了基础，具有工程应用价值。