50克量级流气式氚量热计的研制

发布时间：2021-04-14 22:15

　　氢同位素储存与供给系统（SDS）是聚变堆燃料循环的重要组成部分,其主要功能是实现氘氚燃料的快速储存与供给。氚具有放射性,为了维持聚变堆的安全运行,需定期将堆内的氚运输至SDS系统进行测量。在SDS系统测氚方式中流气式量热法以其安全方便的优势为目前研究的主流。本文针对ITER对流气式量热计在量热平衡时间以及测量精度上设立的技术要求。从床体结构、冷却介质和操作条件三个关键因素着手,模拟研究了床体内氚衰变的传热过程。在此基础上完成了50克量级流气式量热计的设计与制造并考察了它的测氚性能。本论文工作的主要内容如下:（1）薄壁同心管状床的热力学数值分析根据薄壁同心管状床实际尺寸,建立了3D几何模型,采用CFX计算流体力学软件模拟薄壁同心管状床中金属氢化物层厚度、冷却管数量、冷却介质种类以及流量大小对流气式量热计热平衡时间的影响。模拟结果表明,当床体内冷却管的数量为12、金属氢化物层的厚度为23mm、冷却气体用20 SLMP的CO₂时,能达到模拟过程最佳性能,量热平衡时间仅为4.5h。（2）流气式量热计的原理以及结构设计根据流气式氚量热计的功能需求将其设计为三个子系统,分别用... 

【文章来源】：南华大学湖南省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 研究目的与意义
        1.1.1 核聚变能
        1.1.2 国际热核聚变实验反应堆（ITER）
        1.1.3 中国聚变工程试验堆（CFETR）
    1.2 聚变堆内氚库存追踪技术
    1.3 流气式量热计国内外研究进展
    1.4 本文主要研究内容
第2章 薄壁同心管状床的热力学数值分析
    2.1 引言
    2.2 CFX软件介绍
    2.3 模型建立、网格划分以及边界条件的设置
    2.4 模拟结果
        2.4.1 冷却管样式的影响
        2.4.2 金属氢化物层厚度的影响
        2.4.3 冷却介质的影响
        2.4.4 流量的影响
    2.5 小结
第3章 流气式量热计的原理以及结构设计
    3.1 流气式量热计测量原理
    3.2 流气式量热计整体系统构成
    3.3 量热床体设计
    3.4 管路系统设计
    3.5 小结
第4章 50克量级流气式量热计的制造以及性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验
        4.2.1 实验仪器
        4.2.2 实验条件与步骤
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 测量平衡时间
        4.3.2 曲线校准
        4.3.3 不确定度分析
    4.4 小结
第5章 总结与展望
    5.1 论文研究总结
    5.2 研究展望
参考文献
作者攻读学位期间的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]方柱绕流CFX三维数值模拟[J]. 付英男,赵西增,王兴刚.  水动力学研究与进展A辑. 2015(04)
[2]自动化量热测氚装置研制[J]. 王国庆,柴爱民,王世克,徐广林,李旭渊.  原子能科学技术. 2011(09)
[3]非设计工况下离心泵二次流旋涡的流动轨迹数值模拟及试验研究[J]. 俞志君,赵博,巫进,姜大连,戴露.  中国农村水利水电. 2011(09)
[4]基于FLUENT的排气消声器内部流场仿真分析[J]. 左言言,顾颖.  小型内燃机与摩托车. 2011(01)
[5]磁约束聚变堆及ITER实验包层模块设计研究进展[J]. 吴宜灿,王红艳,柯严,汪卫华,陈红丽,刘松林,黄群英,FDS团队.  原子核物理评论. 2006(02)
[6]量热法测量贮氚容器中的氚[J]. 罗学建,罗文华,蒋国强,蒙大桥,唐洪全.  原子能科学技术. 2004(02)

博士论文
[1]百克氚量级氢同位素储氢床研究[D]. 寇化秦.北京理工大学 2016
[2]聚变堆燃料循环与氚资源可持续性研究[D]. 倪木一.中国科学技术大学 2013

硕士论文
[1]某型微涡喷发动机喷油环优化设计[D]. 谭锟.南昌航空大学 2019
[2]TBM氚提取系统事故性氚释放的模拟研究[D]. 刘贵议.南华大学 2017
[3]管壳式换热器设计方法与数值模拟研究[D]. 文宏刚.华东理工大学 2012



本文编号：3138109