CFETR固态水冷包层氚分析

发布时间：2020-09-23 09:49

　　 中国核聚变工程实验堆CFETR是一个处于概念设计阶段的超导托卡马克试验堆。该装置介于国际热核聚变实验堆ITER与未来聚变示范堆DEMO之间,设计输出50～200MW的聚变功率,在最大输出功率下,CFETR的氚消耗速率将达到每天30克。考虑到自然界有限的氚储存量以及聚变堆较大的氚消耗量,实现氚自持是CFETR聚变反应堆的设计工作中一个重要问题。通过对氚的基本理化性质调研,以及材料中氚渗透过程的分析,本论文针对平板内以及圆形管道内氚渗透过程进行了推导分析。考虑到CFETR的工程实际设计中,常见的不规则结构中氚输运问题,本论文尝试引入了有限元方法进行氚输运的数值模拟,并基于MATLAB开发出小型的有限元计算程序。选取CFETR固态水冷包层设计中,第一壁剖面的单个流道结构,开展了使用有限元方法计算不规则结构中氚输运的可行性验证。包层是磁约束核聚变反应堆的核心部件之一,也是聚变反应中实现氚增殖区域。基于CFETR的氚自持要求,本论文主要针对CFETR的固态水冷包层中氚问题的开展了分析工作。通过对包层的设计分析,本论文建立了一个简化的水冷包层内氚输运分析模型,并基于MATLAB开发出包层内氚输运分析模拟程序。对CFETR从启动到持续稳定运行这一段时间内,固态水冷包层内氚浓度、氚储存及氚泄漏行为进行了分析。考虑到该包层在概念设计阶段的不确定性,本文针对部分CFETR固态水冷包层的参数进行了敏感性分析,包括包层内氚源强度、热工设计温度、一回路分支流量分配、结构材料的表面条件等。通过对氚输运结果的分析总结,对后续的CFETR固态水冷包层的氚输运优化,给出一些参考性的意见与建议。
【学位单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TL64

【参考文献】

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本文编号：2825174