The helium cooled solid breeder (HCSB) blanket is one of the candidate blanket schemes proposed for the Chinese Fusion Engineering Test Reactor (CFETR). Plasma vertical displacement events (VDE) are considered to be important for evaluating the structural integrity of the blanket. The change of the magnetic field caused by the movement of the plasma and the rapid loss of current induces extra electromagnetic loads, which will cause significant structural damage to the blanket. This study aims to investigate the electromagnetic-mechanical coupling method and the coupling effects on the HCSB under plasma VDE. Based on the design of the HCSB for the CFETR, a finite element model is established by using the MAXWELL software, in which 69 current filaments are used to describe the plasma. The distribution of the induced current and magnetic field inside the HCSB under the plasma VDE, as well as the electromagnetic force are obtained by the ANSYS finite element software. Meanwhile, the distributions of stress inside each component of the blanket are obtained under electromagnetic-structure load and an evaluation of the stress is carried out. The results show that the existing design meets the requirements when plasma VDE occurs.
ヘリウム冷却固体増殖材（HCSB）ブランケットは、中国核融合工学試験炉（CFETR）向けに提案されている候補ブランケット方式の一つである。プラズマ垂直変位事象（VDE）は、ブランケットの構造健全性を評価する上で重要であると考えられている。プラズマの移動と電流の急激な喪失によって引き起こされる磁場の変化は、追加の電磁荷重を誘起し、ブランケットに重大な構造的損傷を引き起こす可能性がある。本研究は、プラズマVDE下でのHCSBに対する電磁-機械連成法とその連成効果を調査することを目的とする。CFETR用HCSBの設計に基づき、MAXWELLソフトウェアを用いて有限要素モデルを構築し、その中でプラズマを記述するために69本の電流フィラメントを使用した。プラズマVDE下でのHCSB内部の誘導電流と磁場の分布、および電磁力は、ANSYS有限要素ソフトウェアによって得られた。一方、電磁-構造荷重下でのブランケットの各構成要素内部の応力分布が得られ、応力の評価が実施された。結果は、プラズマVDE発生時に既存の設計が要件を満たすことを示している。