Lebenszyklustests
Zur Bewertung und Qualifizierung von Reibbelägen für anspruchsvolle Fusionsumgebungen wurden Lebensdauertests unter äußerst repräsentativen Bedingungen durchgeführt. Es wurden Testaufbauten für multiaxiale Belastungen mit Normalkräften bis zu 1,5 MN und Reibungskräften bis zu 200 kN entwickelt. Die Tests wurden bei kryogenen Temperaturen bis zu 77 K, Vakuumbedingungen von 1E-6 mbar und erhöhten Temperaturen bis zu 200 °C durchgeführt.
Verschiedene Materialkombinationen, Oberflächengeometrien und Beschichtungssysteme wurden unter realistischen Randbedingungen untersucht, was eine langfristige Leistungsbewertung durch Lebensdauertests mit mehreren tausend Lastzyklen ermöglicht.
Verschiedene Materialkombinationen, Oberflächengeometrien und Beschichtungssysteme wurden unter realistischen Randbedingungen untersucht, was eine langfristige Leistungsbewertung durch Lebensdauertests mit mehreren tausend Lastzyklen ermöglicht.
Multidisziplinäre Analysen und experimentelle thermische Untersuchung
Ein detailliertes Simulations- und Verifikationsprojekt wurde durchgeführt, um die strukturellen und thermischen Belastungen einer Bolometerkamera zu bewerten, die in Fusionsexperimenten eingesetzt wird. Elektromagnetische Belastungen aufgrund von Plasmastörungen wurden mit einer eigens entwickelten Simulationsroutine analysiert, die zeitlich veränderliche Magnetfelder aus DINA-Simulationen einbezog, um Wirbelströme, daraus resultierende magnetische Kräfte und deren Auswirkungen auf die strukturelle Integrität, einschließlich Spannungen und Schraubenlasten, zu berechnen. Zu den Optimierungsmaßnahmen gehörte die Bewertung von Isolierschichten und alternativen Materialien, um Wirbelströme und thermische Verformungen zu reduzieren.
Die thermische Analyse befasste sich mit den komplexen Belastungsbedingungen, einschließlich der Strahlung von Plasma- und Divertormodulen, der Wärmeleitung vom Vakuumbehälter und der nuklearen Erwärmung. Es wurden temperaturabhängige Materialeigenschaften und ihre Auswirkungen auf thermische Verschiebungen und mechanische Spannungen untersucht, einschließlich der Auswirkungen auf die Schraubenvorspannung aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten.
FE-Analysen unterstrichen die kritische Rolle der thermischen Kontaktleitfähigkeit zwischen den Komponenten und der Behälterwand. Ein spezielles Experiment wurde mit einer Bolometerkamera in Originalgröße durchgeführt, um die thermischen Grenzflächeneigenschaften zu überprüfen. Die starke Korrelation zwischen den Versuchs- und Simulationsergebnissen hat das Modell validiert und ermöglicht eine zuverlässige Anwendung des FE-Modells auf künftige thermische Belastungsfälle und die Unterstützung von Konstruktionsverbesserungen im Hinblick auf Haltbarkeit und Leistung.
Die thermische Analyse befasste sich mit den komplexen Belastungsbedingungen, einschließlich der Strahlung von Plasma- und Divertormodulen, der Wärmeleitung vom Vakuumbehälter und der nuklearen Erwärmung. Es wurden temperaturabhängige Materialeigenschaften und ihre Auswirkungen auf thermische Verschiebungen und mechanische Spannungen untersucht, einschließlich der Auswirkungen auf die Schraubenvorspannung aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten.
FE-Analysen unterstrichen die kritische Rolle der thermischen Kontaktleitfähigkeit zwischen den Komponenten und der Behälterwand. Ein spezielles Experiment wurde mit einer Bolometerkamera in Originalgröße durchgeführt, um die thermischen Grenzflächeneigenschaften zu überprüfen. Die starke Korrelation zwischen den Versuchs- und Simulationsergebnissen hat das Modell validiert und ermöglicht eine zuverlässige Anwendung des FE-Modells auf künftige thermische Belastungsfälle und die Unterstützung von Konstruktionsverbesserungen im Hinblick auf Haltbarkeit und Leistung.
