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作者：邓羽佳;秦成明;周能涛;李定真;
单位：中国科学技术大学研究生院科学岛分院;中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所;
摘要：中国聚变工程示范堆（China Fusion Engineering Demonstration Reactor,CFEDR）主要的目标是完成从国际热核聚变实验堆（International Thermonuclear Experimental Reactor，简称ITER）到聚变原型电站之间的技术过渡和工业实践，演示聚变能持续大功率、安全和稳定运行的可行性。离子回旋共振加热是CFEDR重要的辅助加热手段之一，CFEDR的ConventionalH模运行，计划需要20 MW的ICRH功率。天线系统将通过一个中窗口插件馈入20 MW的功率，窗口插件是天线系统的一个重要组成部分。为了满足天线高功率、长脉冲运行，天线窗口插件需要进行主动冷却和高真空密封，确保系统安全可靠运行。研究基于离子回旋系统天线窗口插件的结构功能需求与冷却回路设计约束，提出了一种兼顾结构可靠性与加工可行性的新型冷却结构方案。利用ANSYS Fluent软件的流-热耦合数值模拟，系统分析了窗口插件的冷却回路的流动特性与散热效能，获得了以下主要结果：流速呈现“收缩段加速（峰值16.7 m/s）-铣槽区缓流（90%区域<1.5 m/s）”的协同分布，实现高热区强制散热与低流动阻力的平衡；压力梯度验证了流道结构合理性，进口压力9.06 MPa、沿程压降5.06 MPa，满足设计约束压差小于6 MPa的要求；温度场表明流体出口温度105℃、温升35℃，低于50℃阈值，面板最高温度634℃，符合650℃阈值要求。模拟结果证实冷却回路满足热-流设计目标。研究为中国聚变工程示范堆离子回旋系统天线窗口插件的工程设计提供了重要的理论依据。
关键词：窗口插件;;冷却回路;;流速分布;;温度分布
基金资助：国家重大科技基础设施“聚变堆主机关键系统综合研究设施”（2018-000052-73-01-001228）项目
