利用Ansys仿真实现高度可持续的新一代核电站

2025年，国际热核实验反应堆(ITER)，世界上最大的核聚变反应堆实验美国将开始一项为期15年的实验，以证明核聚变能源的科学和技术可行性。来自世界各地的工程师们合作了几十年才开发出这个现代奇迹，它的设计目的是为了获得破纪录的核聚变能量。核聚变是为太阳和其他恒星提供能量的能量。

核聚变能成为理想的能源吗?只是有可能。核聚变产生的排放物和放射性废物很少，而释放的能量几乎是化学反应(如燃烧煤、石油或天然气)的400万倍，是核裂变反应(在相同质量下)的4倍。但有一个问题:为了产生一个自给自足的聚变反应，该工厂必须将氢同位素加热到1.5亿摄氏度以上，然后形成一种被称为等离子体的带电气体。为了保持这种巨大的热量并可靠地控制这种气体，ITER组织工程师需要创建ITER的电磁(EM)结构设计，依靠Ansys仿真解决方案来减少材料需求和成本。

图片来源©ITER组织，iter.org

ITER组织总干事Bernard Bigot最近表示:“Ansys模拟解决方案将继续帮助我们的团队满足这一首创计划所需的安全性和准确性水平。新闻稿。“ITER要实现工业规模的氢聚变需要前所未有的工程精度水平，因此我们的模拟软件高度可靠和高效是非常重要的。Ansys多年来一直为我们提供这种能力，使我们的团队能够安全地突破界限，实现更大的梦想，并交付地球上最大的聚变反应堆。”

论证核聚变的可行性

ITER项目将展示核聚变产生商业电力的可行性。如果成功，世界可能很快就能利用一种几乎无限的清洁能源，它具有传统裂变核电站的许多优点，但更安全得多。可以把它看作是清洁能源的“圣杯”，因为它将彻底改变人类发电的方式。

再深入一点，ITER将提供一种不依赖于大多数可再生能源(如风能或太阳能)的电力供应，也不产生二氧化碳₂。随着世界向电气化交通发展，对电力的需求将急剧增加。在减少碳排放方面做得越多，世界各国领导人就越容易实现气候目标和削减温室气体排放。

这对能源部门的影响是巨大的，因为核聚变电厂有可能取代所有的燃煤电厂和核电站。

克服ITER的工程挑战

为了在巨大的ITER装置中创建主要部件的机械设计，工程师需要优化机器的质量和结构，以确保正确使用建筑材料。此外，他们需要确保从电磁角度来看一切都表现良好，因为等离子体会产生随时间波动的电流，从而在结构内产生显着的电磁力。利用Ansys模拟帮助ITER工程师可视化电流流动，然后将他们计算出的力转移到结构模型中。例如，他们使用Ansys流利优化各部件的冷却。

Fluent还在构建一套文档方面发挥了关键作用，ITER工程师使用这些文档来确保系统设计的健壮性，并确保系统符合严格的项目和行业安全要求。此外,Ansys机械在帮助工程师建造结构支撑以保护ITER的基础方面起着关键作用。

“为了给太阳和恒星提供能量，光原子在非常高的压力和温度下融合。Ansys首席技术官Prith Banerjee说:“在地球上用ITER复制这一过程将有助于解决世界的能源需求，然而，工程师们必须克服极其困难的设计挑战。”“利用Ansys模拟，ITER工程师正在快速建造一个结构合理的聚变动力反应堆，大大减少了EM结构的材料含量，并大大降低了工厂的开发成本-推动为我们的星球提供清洁，可持续的能源。”

ITER高度创新的工程团队正在有效地利用Fluent和Mechanical将清洁核能的梦想变为现实。看看工程师们是如何使用Fluent和Mechanical来大大提高无数行业的产品开发的。