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第一章 超导磁体设计1

第一节 托卡马克装置超导磁体基本原理1

第二节 托卡马克装置超导磁体研究关键技术4

第三节 CFETR纵场超导磁体5

一、纵场超导磁体基本结构及导体设计6

二、纵场超导磁体支撑系统及冷却系统设计8

三、纵场磁体电磁和结构分析计算17

第四节 CFETR中心螺管超导磁体22

一、中心螺管超导磁体基本结构及导体设计22

二、中心螺管超导磁体支撑系统及冷却系统设计26

三、中心螺管磁体电磁和结构分析计算29

第五节 CFETR平衡场超导磁体34

一、平衡场超导磁体基本结构及导体设计35

二、平衡场超导磁体支撑系统及冷却系统设计38

三、平衡场磁体电磁和结构分析计算41

第六节 CFETR超导磁体导体稳定性校核51

一、超导体材料性能以及材料参数51

二、稳定性计算工况55

三、CFETR导体定标率及稳定性分析57

参考文献65

第二章 磁约束聚变堆杜瓦系统66

第一节 杜瓦系统工作原理及功能66

第二节 杜瓦系统研究发展现状68

第三节 杜瓦系统中的关键技术问题71

第四节 CFETR杜瓦系统72

一、系统描述72

二、设计要求75

三、杜瓦系统设计83

第五节 关键技术难点97

参考文献97

第三章 冷屏99

第一节 托卡马克冷屏系统概述99

第二节 国内外主要托卡马克冷屏的研究现状99

第三节 CFETR冷屏系统关键技术103

第四节 CFETR冷屏系统描述105

一、总体描述105

二、功能描述105

三、系统基本结构105

四、系统级别定义106

五、系统接口106

第五节 CFETR冷屏系统设计要求107

一、一般设计要求107

二、功能设计要求108

三、结构设计要求108

四、机械设计要求（包括载荷条件）109

五、制冷能力及真空要求109

六、接地和绝缘要求109

七、电器、仪器及控制设计要求109

八、加工制造及装配要求110

九、材料要求110

十、安全要求111

十一、测试、验收及退役后处理要求111

第六节 CFETR冷屏系统设计112

一、杜瓦冷屏112

二、支撑冷屏114

三、真空室冷屏114

四、冷屏冷却系统115

五、冷屏仪器设备116

六、一般及其他组件117

七、热分析118

第七节 运行及维护122

一、运行状态122

二、维护要求123

参考文献123

第四章 真空室124

第一节 托卡马克真空室系统概述124

第二节 托卡马克真空室系统研究和发展现状125

第三节 托卡马克真空室系统关键技术127

一、成型127

二、焊接128

三、时效处理129

第四节 CFETR真空室系统描述129

一整体结构特点129

二、系统边界和物理接口130

第五节 CFETR真空室系统设计要求131

一、整体要求131

二、材料要求132

三、冷却和加热要求132

四、安全、质量和地震等级要求133

五、装配和运行前测试要求134

六、压力、漏率要求135

七、运行期间的检测以及故障维护137

八、拆装过程以及退役处理137

第六节 CFETR真空室结构设计138

一、真空室壳体结构设计139

二、窗口结构设计141

三、冷却系统设计144

四、装配设计147

五、IWS结构149

六、与内部线圈系统的接口设计151

七、CFETR真空室结构分析151

第七节 制造和测试156

一、质量管理和标准要求156

二、关键制造要求156

三、预研（R＆D）162

参考文献165

第五章 包层系统设计166

第一节 聚变堆包层基本原理166

第二节 聚变堆包层发展及研究现状167

第三节 聚变堆包层设计要求及关键技术170

一、CFETR聚变堆包层总体要求170

二、真空要求171

三、结构要求171

四、电磁要求171

五、热工水力要求171

第四节 CFETR包层设计介绍172

一、CFETR包层模块总体布局描述172

二、CFETR包层系统关键部件设计175

三、CFETR包层辅助系统设计185

第五节 CFETR包层分析计算188

一、聚变中子学188

二、CFETR中子学分析计算198

三、CFETR包层系统热工水利分析计算205

参考文献213

第六章 偏滤器215

第一节 偏滤器基本原理215

一、偏滤器起源215

二、偏滤器工作原理216

第二节 国内外研究现状218

一、偏滤器位形218

二、偏滤器冷却技术221

三、偏滤器抽气技术224

第三节 偏滤器关键技术225

第四节 CFETR偏滤器概述226

一、结构概述226

二、设计要求227

第五节 CFETR偏滤器设计231

一、物理设计231

二、集成设计234

三、第一壁设计239

四、RH匹配性设计及装配241

五、冷却系统设计245

六、抽气系统设计247

第六节 CFETR偏滤器热结构分析247

一、偏滤器表面热负荷247

二、热一流体分析248

三、结构分析250

参考文献251

第七章 遥操作维护系统253

第一节 引言253

一、遥操作维护系统的任务253

二、遥操作维护系统的国内外发展现状253

三、遥操作维护系统的结构介绍258

四、遥操作维护系统的关键技术259

五、遥操作维护系统的未来发展方向260

第二节 CFETR遥操作维护系统的描述262

一、维护系统概述262

二、系统分类及各系统功能264

三、系统设计要求267

第三节 真空室多功能机械手系统270

一、系统概述270

二、真空室多功能机械手系统设计270

三、末端执行器——Gripper设计272

四、IMRS的分析及研究278

第四节 包层遥操作维护系统284

一、概念设计方案一284

二、概念设计方案二290

第五节 偏滤器遥操作维护系统299

一、系统概述299

二、偏滤器RH系统结构设计300

三、设计分析315

第六节 热室遥操作维护系统318

一、系统概述318

二、热室整体设计方案319

三、偏滤器在热室中的维护设计323

四、包层在热室中的维护设计326

五、其他内部部件的维护328

第七节 RH控制系统329

一、RH总体控制系统329

二、子控制系统的结构设计333

参考文献347

第八章 主机RAMI设计349

第一节 引言349

一、RAMI概念349

二、RAMI发展简史351

第二节 装置主机RAMI设计描述352

一、CFETR及其各系统RAMI目标352

二、CFETR侧重于时间的运行方案352

三、CFETR装置内在固有可用性和可靠性353

四、CFETR装置运行可用性和可靠性目标353

第三节 主机RAMI设计要求354

一、CFETR及其各系统功能分析355

二、CFETR及其各系统可靠性框图356

三、CFETR及其各系统FMECA356

四、CFETR及其各系统降低风险应对措施358

五、CFETR及其各系统RAMI分析总结、备件和标准化建议359

第四节 主机各重要子系统的RAMI设计分析360

一、CFETR真空室系统RAMI分析360

二、CFETRPF系统RAMI分析371

三、CFETR TF系统RAMI分析376

四、CFETR冷屏系统RAMI分析382

五、CFETR偏滤器RAMI分析383

六、CFETR包层系统RAMI分析384

七、CFETR RH系统RAMI分析385

八、CFETR杜瓦系统RAMI分析387

第五节 总结392

参考文献393

第九章 主机装配及测量394

第一节 引言394

一、大型装置装配及测量394

二、托卡马克装置装配说明395

第二节 主机装配及测量说明395

第三节 主机子部件装配说明400

一、杜瓦和冷屏系统400

二、磁体与真空系统401

三、真空室内部部件404

第四节 主机装配测量分析404

一、主机装配测量404

二、测量精度406

三、激光测量分析406

第五节 虚拟装配408

一、虚拟装配基本介绍408

二、虚拟装配中的几何精度410

三、虚拟装配实验室411

第六节 其他412

一、主机装配周期412

二、装配注意事项413

参考文献414

第十章 协同项目管理及协同设计415

第一节 协同项目管理415

一、项目管理体系415

二、项目创建416

三、项目团队管理416

四、文档管理421

五、工作流及生命周期管理422

第二节 协同设计428

一、目的、范围及原则428

二、组织与任务429

三、CFETR CAD系统432

四、协同设计组建432

五、协同设计平台搭建437

部分缩写和缩略语446