CFETR氚增殖包层初步活化计算分析

发布时间：2020-05-21 04:19

【摘要】：中国聚变工程实验堆(China Fusion Engineering Test Reactor, CFETR)是我国正在自主设计建造的第一个能够实现氚自持的聚变反应堆。其产氚包层在堆内面临着强辐射场以及极高温度的考验,因此产氚包层的设计中,中子学特性分析以及活化分析是非常重要的,这对产氚包层能充分发挥其产氚、传递热的功能以及保证工作人员的安全具有重大的意义。本课题中基于中国磁约束聚变堆总体设计组对CFETR目前初步完成的设计方案,在蒙特卡洛程序MCNPX中建立了简化的产氚包层的二维模型以供中子学问题研究。分区作均匀化处理后,整个模型呈偏椭圆截面环套结构；堆芯采用氘-氚聚变高斯谱的分层均匀中子源,中子输运数据库采用FENDL2.0。在活化计算部分中,活化计算程序FISPACT-2007的数据库采用的是EAF-2007;结构材料为低活化铁素体钢,氚增殖剂和冷却剂分别为Li4Si04和高压氦气。运用蒙特卡洛程序MCNPX以及欧洲活化计算程序FISPACT,以CFETR氦冷固态氚增殖包层为计算对象,对其进行了中子输运计算和活化计算,分析了氚增殖率和核热沉积等中子学特性问题,计算了CFETR满功率运行时产氚包层各分区的核热功率,以及在高能中子的照射下活化产物的放射性活度以及停堆剂量率,评估了屏蔽层的屏蔽效果。计算结果表明：CFETR在满功率运行一年后停堆,停堆时的包层总活度为6.61x1019Bq,停堆十年后总活度降为7.98x1018Bq,为刚停堆时总活度的12.1%。氚增殖材料、中子倍增剂量以及结构材料达到远程操作的要求分别要冷却2.6年、25.2年、46.4年。结果显示：CFETR包层设计不存在突出的安全问题,从屏蔽层的初步效果模拟来看,内增殖包层的结构需要调整,其屏蔽层对于中子的屏蔽设计还需要做出进一步的优化。计算结果可为包层的优化设计和后续工作提供重要的理论参考依据。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TL64

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本文编号：2673723