Z箍缩驱动混合堆包层热工水力及流道堵塞事故安全分析
发布时间：2021-07-10 14:50
Z箍缩驱动聚变裂变混合堆（Z-FFR）作为一种新型的核能系统正处于概念设计阶段,将Z箍缩聚变技术与次临界包层有机结合,通过功率脉冲装置产生的强电流驱动柱形金属丝阵负载沿径向箍缩,产生的X射线烧蚀氘氚靶丸,聚变中子与次临界包层作用实现能量放大和氚自持。Z箍缩脉冲中子源决定次临界包层处于以10s为周期的重频模式,燃料、包壳都将承受极强的瞬时热冲击,其特殊热工安全特性是发展该反应堆亟需探索和解决的关键问题之一。基于概念设计方案,本文采用计算流体力学软件FLUENT和轻水堆瞬态分析程序RELAP5,从局部和系统模型两个尺度开展热工特性研究,具体工作如下：对次临界包层建立集总参数模型,采用MATLAB开发了适合分析Z-FFR燃料栅元的单通道热工程序,并进行了程序验证。使用该单通道程序进行稳态初步热工水力设计,核实了目前设计方案中次临界包层内冷却剂管道内径选取的合理性,并确定了堆芯冷却剂流量。以次临界包层局部简化模型（U型并联通道）为研究对象,采用FLUENT程序进行了流量分配研究,发现并联通道各支管内流量分配存在较大的差异。并通过改变“长径比”（支管长度与半径比）和“截面比”（总管与支管流通截面...
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚变裂变混合堆原理图
径之一［７］。通过在聚变等离子体区外围包覆次临界包层，在包层内置天然轴、牡或贫化??轴作为燃料，利用ｍ觀聚变反应释放的１４ＭｅＶ高能中子与次临界包层中的＂８ｕ、２３２Ｔｈ??作用，实现能量的放大输出、易裂变材料的增殖和中子的倍增，原理图如图１．１所示。??快中子经过冷却剂慢化为热中子与产觀包层中的６Ｌｉ反应生成氣，为聚变堆芯提供燃料，??形成氣自持。??Ｕ?了ｈ?（Ｐｕ平糾ｐｒｏｄｕｃｅ?ｎｕｃ＾ｒ?ｆｕｅｌ??Ｎｐ，?Ａｍ，?Ｃｍ?ｂｕｍ?＼??／?》ｔｒａｎｓｍｕｌａｔｉｃ＾?ｏｆ?ｎｕｃｌｅａｒ?ｗａｓｔｅｒ??加?ｉｕｍ?＼??＾ｓｏｕｒｃｅ?、??１??Ｕ—?ｐｌａｓｍａ???！？—ｂｌａｎｋｅｔ—？?—ｓｈｉｅｌｄ??？?Ｉ??图１．１聚变裂变混合堆原理图??次临界包层中主要涉及的核反应如下：??（１）
图１．３?Ｉｎ－Ｚｉｎｅｒａｔｏｒ概念设计??美国劳伦斯国家实验室提出的ＬＩＦＥ是Ｗ激光惯性约束驱动的混合堆典型代表［２３］
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁约束聚变堆次临界包层概念设计研究进展[J]. 黄洪文,彭述明,李正宏,钱达志,马纪敏,郭海兵,刘志勇,曾和荣,王少华. 强激光与粒子束. 2015(12)
[2]Z箍缩驱动混合堆包层瞬态传热特性[J]. 郭海兵,马纪敏,王少华,宋娟,祁建敏. 强激光与粒子束. 2015(01)
[3]Z箍缩聚变裂变混合堆包层中子学分析[J]. 马纪敏,郭海兵,刘志勇,黄洪文. 强激光与粒子束. 2015(01)
[4]Z箍缩驱动聚变-裂变混合堆总体概念研究进展[J]. 李正宏,黄洪文,王真,陈晓军,祁建敏,郭海兵,马纪敏,肖成建,褚衍运,周林. 强激光与粒子束. 2014(10)
[5]Z箍缩驱动聚变-裂变混合能源堆总体概念研究[J]. 彭先觉,王真. 强激光与粒子束. 2014(09)
[6]中国地下卤水铀资源及潜力分析[J]. 林效宾,郝伟林,王志明,叶传永,赵世勤,韩军. 铀矿地质. 2013(05)
[7]次临界能源堆瞬态安全分析[J]. 马纪敏,刘永康,李茂生. 核动力工程. 2013(04)
[8]双功能锂铅实验包层模块第一壁冷却流道热工水力学设计优化分析研究[J]. 靳强,刘松林,李敏,汪卫华,FDS团队. 核科学与工程. 2011(04)
[9]ADS原理验证装置两种方案的热工水力分析[J]. 刘展,杨燕华,刘兴民,沈峰. 原子能科学技术. 2010(04)
[10]快堆和我国核能的可持续发展[J]. 徐銤. 中国核电. 2009(02)
硕士论文
[1]Z-pinch驱动的聚变裂变混合堆次临界包层传热研究[D]. 米向秒.中国工程物理研究院 2015
[2]加速器驱动铅铋冷却自然循环次临界堆无保护瞬态分析研究[D]. 陈森.中国科学技术大学 2014
[3]聚变—裂变混合能源堆非能动安全系统的应用及安全分析[D]. 喻章程.清华大学 2013
[4]加速驱动次临界系统（ADS）原理验证装置的热工水力分析[D]. 刘展.上海交通大学 2010
本文编号：3276121
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚变裂变混合堆原理图
径之一［７］。通过在聚变等离子体区外围包覆次临界包层，在包层内置天然轴、牡或贫化??轴作为燃料，利用ｍ觀聚变反应释放的１４ＭｅＶ高能中子与次临界包层中的＂８ｕ、２３２Ｔｈ??作用，实现能量的放大输出、易裂变材料的增殖和中子的倍增，原理图如图１．１所示。??快中子经过冷却剂慢化为热中子与产觀包层中的６Ｌｉ反应生成氣，为聚变堆芯提供燃料，??形成氣自持。??Ｕ?了ｈ?（Ｐｕ平糾ｐｒｏｄｕｃｅ?ｎｕｃ＾ｒ?ｆｕｅｌ??Ｎｐ，?Ａｍ，?Ｃｍ?ｂｕｍ?＼??／?》ｔｒａｎｓｍｕｌａｔｉｃ＾?ｏｆ?ｎｕｃｌｅａｒ?ｗａｓｔｅｒ??加?ｉｕｍ?＼??＾ｓｏｕｒｃｅ?、??１??Ｕ—?ｐｌａｓｍａ???！？—ｂｌａｎｋｅｔ—？?—ｓｈｉｅｌｄ??？?Ｉ??图１．１聚变裂变混合堆原理图??次临界包层中主要涉及的核反应如下：??（１）
图１．３?Ｉｎ－Ｚｉｎｅｒａｔｏｒ概念设计??美国劳伦斯国家实验室提出的ＬＩＦＥ是Ｗ激光惯性约束驱动的混合堆典型代表［２３］
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁约束聚变堆次临界包层概念设计研究进展[J]. 黄洪文,彭述明,李正宏,钱达志,马纪敏,郭海兵,刘志勇,曾和荣,王少华. 强激光与粒子束. 2015(12)
[2]Z箍缩驱动混合堆包层瞬态传热特性[J]. 郭海兵,马纪敏,王少华,宋娟,祁建敏. 强激光与粒子束. 2015(01)
[3]Z箍缩聚变裂变混合堆包层中子学分析[J]. 马纪敏,郭海兵,刘志勇,黄洪文. 强激光与粒子束. 2015(01)
[4]Z箍缩驱动聚变-裂变混合堆总体概念研究进展[J]. 李正宏,黄洪文,王真,陈晓军,祁建敏,郭海兵,马纪敏,肖成建,褚衍运,周林. 强激光与粒子束. 2014(10)
[5]Z箍缩驱动聚变-裂变混合能源堆总体概念研究[J]. 彭先觉,王真. 强激光与粒子束. 2014(09)
[6]中国地下卤水铀资源及潜力分析[J]. 林效宾,郝伟林,王志明,叶传永,赵世勤,韩军. 铀矿地质. 2013(05)
[7]次临界能源堆瞬态安全分析[J]. 马纪敏,刘永康,李茂生. 核动力工程. 2013(04)
[8]双功能锂铅实验包层模块第一壁冷却流道热工水力学设计优化分析研究[J]. 靳强,刘松林,李敏,汪卫华,FDS团队. 核科学与工程. 2011(04)
[9]ADS原理验证装置两种方案的热工水力分析[J]. 刘展,杨燕华,刘兴民,沈峰. 原子能科学技术. 2010(04)
[10]快堆和我国核能的可持续发展[J]. 徐銤. 中国核电. 2009(02)
硕士论文
[1]Z-pinch驱动的聚变裂变混合堆次临界包层传热研究[D]. 米向秒.中国工程物理研究院 2015
[2]加速器驱动铅铋冷却自然循环次临界堆无保护瞬态分析研究[D]. 陈森.中国科学技术大学 2014
[3]聚变—裂变混合能源堆非能动安全系统的应用及安全分析[D]. 喻章程.清华大学 2013
[4]加速驱动次临界系统（ADS）原理验证装置的热工水力分析[D]. 刘展.上海交通大学 2010
本文编号：3276121
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