Thermal stress analysis of the KSTAR vacuum vessel during bake-outs

KSTAR 진공용기의 베이킹시 열응력해석

The vacuum vessel of the KSTAR tokamak has a so large poloidal cross- section that workers can enter into the inside the vessel. To produce a clean plasma with low impurity concentrations it is planned that the whole vessel including plasma facing components will be baked out at $350^{\circ}C$ and the base pressure of the vessel will be kept in the range of ultra high vacuum. Large thermal stresses are expected during bake-outs to a three-dimensionally complex structure of the vessel, consequent ununiformity of the temperature distribution and support systems to resist forces acting on the vessel. In this report variations of the thermal stress according to temperature gradients on the vessel and constraint conditions of supporting structures are studied and some possible counterplans are discussed.

KSTAR 토카막용 진공용기는 토러스형으로써 내부에 사람이 들어가 작업할 수 있 는 큰 종단면을 갖고 있다. 이 용기는 불순물이 적은 깨끗한 플라즈마 발생을 위해 기저압 력이 초고진공이어야 하며 각종 플라즈마 대향부품을 포함해서 용기전체를 $350^{\circ}C$까지 베이 킹하는 것으로 계획되어 있다. 진공용기의 형태가 삼차원적으로 복잡하고 토카막 가동중 용 기에 걸리는 다양한 임을 해소하기 위해 지지구조물이 설치되어 있으며 균일한 온도분포를 만들기 어려워서 베이킹시 큰 열응력이 발생할 것으로 예상된다. 이 논문에서는 진공용기의 불균일한 온도분포를 만들기 어려워서 베이킹시 큰 열응력이 발생할 것으로 예상된다. 이 논문에서는 진공용기의 불균일한 온도분포와 지지구조의 구속조건에 따라 열응력이 어떻게 변하는가를 살펴보고 가능한 해결책을 제시하려고 한다.