AbstractThis paper presents the results from a 3-D thermomechanical analysis of the the ET/ITERreference design of the outboard blanket box and integral first wall. The influence of the global box behaviour under the thermal and electromagnetic loadings on the detailed first-wall stresses has been determined. The thermal part of this study investigated the influence of the back-plate temperature of the box and the inclusion of radial stiffening ribs on first-wall stresses. Radial stiffening ribs introduced to withstand disruption forces also help to redistribute forces arising from differential expansion between the back plate and first wall; the peak temporal Tresca stress range in the first wall with ribs is 269 MPa and without ribs is 316 MPa. The back-plate temperature does not strongly influence the magnitude of the stresses in the first wall. The ribs reduce the first-wall stresses produced by the electromagnetic loads but not to a level which is acceptable when combined with the thermal loads. Comparison between this 3-D analysis and 2-D finite-element calculations highlights the conservatisms present in the previous 2-D analysis used to design the first wall.
本論文は、ITER基準設計におけるアウトボードブランケットボックスと一体型第一壁の3次元熱機械解析の結果を提示する。熱荷重および電磁荷重下でのグローバルボックス挙動が、第一壁の詳細応力に及ぼす影響が明らかにされた。本研究の熱的側面では、ボックスの背板温度と半径方向補強リブの有無が第一壁応力に及ぼす影響を調査した。電磁擾乱力に耐えるために導入された半径方向補強リブは、背板と第一壁間の差膨張に起因する力を再分配するのにも寄与する。リブを有する場合の第一壁におけるピーク時間トレスカ応力範囲は269MPaであり、リブを有さない場合は316MPaである。背板温度は第一壁の応力の大きさに強い影響を及ぼさない。リブは電磁荷重による第一壁応力を低減するが、熱荷重と組み合わせた場合に許容可能なレベルまでには低減しない。3次元解析と2次元有限要素計算との比較により、第一壁の設計に用いられた従来の2次元解析における保守性が明らかにされた。