CFETR离子回旋加热天线中子学分析
发布时间：2021-03-11 14:15
离子回旋加热是用以维持聚变堆实现长脉冲、高功率稳态运行重要的加热手段之一。中国聚变工程试验堆（China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR）的离子回旋加热天线将经由一个上窗口引入,其天线发射前端将占据一个包层的位置。由于天线直接面对等离子体,受高通量中子辐照,因此需要评估天线的辐照损伤;另外,天线内部存在大量空隙,造成中子泄漏,对后部真空室、线圈等部件造成辐照影响,因此需要评估其屏蔽性能,支撑屏蔽设计。基于22.5°扇段的水冷包层CFETR模型,用cosMCNP软件将CAD模型转为中子学模型,使用MCNP5粒子输运程序和FENDL-2.1数据库,通过全局减方差（Global Variance Reduction,GVR）"onthe-fly"减方差方法,开展离子回旋加热天线核分析。计算了天线主要部件辐照损伤和核响应,包括中子通量、平均原子离位（Displacement Per Atom,DPA）、气体产生率和核热密度等,为后续天线冷却系统的设计和寿命评估提供数据;获得引入天线后相应位置的真空室、窗口以及纵场线圈的中子辐照损伤,以评估屏蔽是否满足...
【文章来源】：核技术. 2020,43(11)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
天线引入位置Fig.1Thepositionofantenna为热沉
轴的直线段后，这是由于波导的弯折会阻碍一部分中子。相同编号的内外导核热密度衰减基本一致，图中靠外侧的曲线对应图5中的5~8#波导，根据编号，5~8#的波导位于外侧，总长度比1~4#长850mm左右，故图中5~8#波导的大幅下降所对应的远离背板距离大于1~4#，但衰减幅度和趋势相同。图5天线波导简化后几何结构和编号(a)内导水冷结构，(b)波导编号Fig.5Waveguidestructureaftersimplificationandthecorrespondingnumbering(a)Coolingwaterofinner-waveguide,(b)Numberofwaveguide图6ICRF天线引入22.5°扇段CFETR中子学模型Fig.6NeutronicmodelofICRFantennaintroducedtoone22.5°CFETRsector图7上窗口区域中子通量分布Fig.7Neutronfluxdistributioninupperport
伍秋染等：CFETR离子回旋加热天线中子学分析110603-3为热沉，基板为SS316L钢材料且内通水冷。背板同样选用SS316L材料，内通水冷。同轴传输线由内导（Inner-waveguide）和外导（Out-waveguide）组成，如图3所示，壁厚均为3mm，其中内外导的内径分别为94mm和230mm，均为SS316L材料。外导采用单层管和法兰组焊件构成，其水冷选用双螺旋管布置在导体外表面；内导同样为单层管，为补偿其受热的变形量，采用插拔链接方式，冷却方式为内通冷却水，且其水冷通道与电流带贯通。1.2计算中子学模型为将上述ICRF天线模型集成到CFETR扇段模型中，基于螺栓、法兰等小部件不影响中子学计算，以及含流道部件在材料均匀化前后的整体计算结果没有较大偏差［3］。因此为便于中子学模拟和建模，对原有的天线几何模型主要做了如下修改和简化，简化后模型见图4。1）如图5（a）所示，在原来的结构中，删除外导外壁的冷却水管；对内导中的冷却水进行几何建模，其余通水冷的结构，法拉第屏蔽基板、电流带、背板、冷却水管等均填为实体，材料按体积份额做打混处理。2）忽略电流带的铜镀层，材料仅为SS316L钢；将外导连接处的法兰删除，简化内导的绝缘、拔插结构，简化后每根内、外导均为一根连续结构，并在窗口末端截断。根据图5（b），按1~8#对内外导进行编号，以供后续结果分析使用。3）由于波导主要受到由包层开口处泄露中子的辐照，因此上窗口中的包层管林删除，仅保留并简化其支撑结构。4）为阻挡中子泄露，在天线周围做了一定的屏蔽结构设计，其中原本4#包层剩余部分也做屏蔽模块处理，屏蔽材料为20%水+80%CLAM钢［4］。1.3计?
【参考文献】：
期刊论文
[1]CFETR水冷陶瓷增殖剂包层中子学分析[J]. 李夏,马学斌,卢棚,郑俞,徐坤,刘松林. 核聚变与等离子体物理. 2020(03)
本文编号：3076598
【文章来源】：核技术. 2020,43(11)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
天线引入位置Fig.1Thepositionofantenna为热沉
轴的直线段后，这是由于波导的弯折会阻碍一部分中子。相同编号的内外导核热密度衰减基本一致，图中靠外侧的曲线对应图5中的5~8#波导，根据编号，5~8#的波导位于外侧，总长度比1~4#长850mm左右，故图中5~8#波导的大幅下降所对应的远离背板距离大于1~4#，但衰减幅度和趋势相同。图5天线波导简化后几何结构和编号(a)内导水冷结构，(b)波导编号Fig.5Waveguidestructureaftersimplificationandthecorrespondingnumbering(a)Coolingwaterofinner-waveguide,(b)Numberofwaveguide图6ICRF天线引入22.5°扇段CFETR中子学模型Fig.6NeutronicmodelofICRFantennaintroducedtoone22.5°CFETRsector图7上窗口区域中子通量分布Fig.7Neutronfluxdistributioninupperport
伍秋染等：CFETR离子回旋加热天线中子学分析110603-3为热沉，基板为SS316L钢材料且内通水冷。背板同样选用SS316L材料，内通水冷。同轴传输线由内导（Inner-waveguide）和外导（Out-waveguide）组成，如图3所示，壁厚均为3mm，其中内外导的内径分别为94mm和230mm，均为SS316L材料。外导采用单层管和法兰组焊件构成，其水冷选用双螺旋管布置在导体外表面；内导同样为单层管，为补偿其受热的变形量，采用插拔链接方式，冷却方式为内通冷却水，且其水冷通道与电流带贯通。1.2计算中子学模型为将上述ICRF天线模型集成到CFETR扇段模型中，基于螺栓、法兰等小部件不影响中子学计算，以及含流道部件在材料均匀化前后的整体计算结果没有较大偏差［3］。因此为便于中子学模拟和建模，对原有的天线几何模型主要做了如下修改和简化，简化后模型见图4。1）如图5（a）所示，在原来的结构中，删除外导外壁的冷却水管；对内导中的冷却水进行几何建模，其余通水冷的结构，法拉第屏蔽基板、电流带、背板、冷却水管等均填为实体，材料按体积份额做打混处理。2）忽略电流带的铜镀层，材料仅为SS316L钢；将外导连接处的法兰删除，简化内导的绝缘、拔插结构，简化后每根内、外导均为一根连续结构，并在窗口末端截断。根据图5（b），按1~8#对内外导进行编号，以供后续结果分析使用。3）由于波导主要受到由包层开口处泄露中子的辐照，因此上窗口中的包层管林删除，仅保留并简化其支撑结构。4）为阻挡中子泄露，在天线周围做了一定的屏蔽结构设计，其中原本4#包层剩余部分也做屏蔽模块处理，屏蔽材料为20%水+80%CLAM钢［4］。1.3计?
【参考文献】：
期刊论文
[1]CFETR水冷陶瓷增殖剂包层中子学分析[J]. 李夏,马学斌,卢棚,郑俞,徐坤,刘松林. 核聚变与等离子体物理. 2020(03)
本文编号：3076598
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3076598.html
