ITER : une machine extrêmement complexe
Secteur: Ingénierie électrique/électronique, Alimentation électrique, Construction de machines et d’installationsDiscipline: Électromagnétisme, Multiphysique, Mécanique des structuresLe programme d'éléments finis Ansys est utilisé dans le cadre du projet ITER pour la modélisation technique du réacteur. Une analyse mécanique (linéaire et non linéaire), thermique, dynamique et électromagnétique est effectuée.
Résumé
Tâche
L'un des nombreux défis techniques de cette machine extrêmement complexe consiste à maintenir un plasma de plusieurs millions de degrés Celsius dans un confinement magnétique (principe du tokamak) créé par des aimants supraconducteurs fonctionnant à -269 °C.
Solution
Développement d'un modèle électromagnétique dans Ansys pour l'analyse du champ magnétique et le transfert des forces de Lorentz vers le modèle structurel non linéaire, en tenant compte du contact et des grandes déformations.
Avantages clients
Réalisation d'un processus efficace pour la représentation du transfert de charge depuis les calculs de champ magnétique du système de bobines complet jusqu'au modèle d'analyse détaillé des zones de joint.
Le „International Thermonuclear Experimental Reactor“ (ITER) est le premier prototype de réacteur à fusion nucléaire conçu pour démontrer la faisabilité scientifique et technologique de l'énergie de fusion à des fins pacifiques. L'un des nombreux défis techniques de cette machine extrêmement complexe consiste à maintenir un plasma de plusieurs millions de degrés Celsius dans un confinement magnétique (principe du tokamak) créé par des aimants supraconducteurs fonctionnant à -269 °C. Quelques ordres de grandeur : masse totale d'environ 23 000 tonnes, puissance de 500 MW. La masse d'une bobine de champ toroïdal TF (Toroidal Field) de 360 tonnes correspond à la masse au décollage d'un Boeing 747. En raison de sa flexibilité et de son efficacité, le programme d'éléments finis Ansys est utilisé dans le cadre du projet ITER pour la modélisation technique du réacteur. Des analyses mécaniques (linéaires et non linéaires), thermiques, dynamiques et électromagnétiques sont effectuées. Une des tâches de simulation est la reconstruction de la zone commune de la bobine TF. Les forces de Lorentz sur les conducteurs provoquent une forte charge sur la structure de support. Ils nécessitent une évaluation structurelle des zones de raccordement (par exemple sur les vis et les boîtiers).
- Réalisation d'un processus efficace pour la représentation du transfert de charge à partir des calculs de champ magnétique du système de bobines complet jusqu'au modèle d'analyse détaillé des zones de raccordement.
- Analyse statique et évaluation de la fatigue des matériaux selon des critères spécifiques pour plusieurs composants, par exemple les conducteurs et les raccords à vis.
- Développement d'un modèle électromagnétique dans Ansys pour l'analyse du champ magnétique et le transfert des forces de Lorentz vers le modèle structurel non linéaire, en tenant compte des zones de contact et des grandes déformations.
- Évaluation des déformations et des contraintes avec une analyse statique ainsi qu'une évaluation de la fatigue des matériaux selon des critères spécifiques.
