Z-pinch驱动的聚变裂变混合堆次临界包层传热研究

发布时间：2020-04-16 22:28

【摘要】：聚变裂变混合堆综合了聚变、裂变技术,取长补短,是实现核能可持续发展的重要途径。Z-FFR(Z-Pinch Driven Fusion-fission hybrid reactor)利用Z-Pinch聚变技术,设计稳定脉冲式燃烧的聚变装置作为中子源,驱动以水作冷却剂的次临界裂变包层,包层释能有很强的脉冲特性,急速超强的功率脉冲可能引发非傅里叶热传导效应,导致传热恶化,必须开发包含非傅里叶热传导模型的程序评估其对次临界包层热工安全特性的影响。本文以此为背景,对Z-FFR次临界包层开展了传热分析,主要包括以下内容：(1)推导了含有内热源的非傅里叶热传导控制方程,讨论了与经典传热理论的区别,建立了次临界包层传热分析的数学模型。(2)利用有限容积法开发了包含非傅里叶传热模型的计算程序,采用二阶隐式离散格式及双时间步进方法求解非定常问题,通过算例分析,验证了程序的可靠性。(3)在归纳次临界包层热源特性及明确包层结构的基础上,开展了Z-FFR次临界包层的瞬态传热分析,给出了包层各区域温度稳定周期性变化的建立时间,指出了热点的径向位置及形成时间,展示了次临界包层及第一壁径向温度场在周期内的变化过程,根据二维径向模型的温度场及能量守恒原则,计算了冷却剂出口的平均温度,并初步采用W-3公式得到了DNBR,验证了次临界包层的安全特性,对管道堵塞事故进行了分析,在8.3%堵管率情况下,次临界包层仍处于安全状态,最后讨论了弛豫时间对次临界包层温度场的影响,极大的弛豫时间会放大热源波动项的贡献。
【图文】：

核废物的~彵洹ｅ义暇郾洌�裂变混合堆的总体结构可Ｗ划分为两个区域：堆巧聚变区（包括聚变驱动机逡逑构）和外围的裂变包层及产�叞�层，如图２．１所示。不同形式混合堆的裂变包层和产�呭义习�层部分基本相同。逡逑＼：ＴＶ＾－ｎ逡逑／Ｖ邋Ｉ邋N逡逑Ｓ的逦Ｊ逦ｎ逦邋＞逦——＾逦ｒ邋巧逡逑Ｖ、一邋／逦－逡逑图。聚变，

本文编号：2630098