双功能液态铅锂包层中子学实验与数值模拟研究

发布时间：2022-02-22 07:27

　　聚变包层是聚变堆的重要部件,具有氚增殖、能量转换、屏蔽等功能,是聚变堆中子学设计分析需考虑的关键部件之一。液态铅锂包层是一种极具发展潜力的聚变包层候选方案,具有氚增殖率高、可在线提氚和热效率高等优势,是目前国际聚变包层研究的重要方向。双功能液态铅锂（Dual Functional Lithium-Lead,缩写DFLL）包层是由中国科学院核能安全技术研究所·凤麟团队（简称凤麟团队）提出的高性能氚增殖包层设计方案,可用于演示和验证氦冷包层和氦/铅锂双冷包层技术。聚变包层中子学设计主要依靠中子学数值模拟计算,计算的准确性受计算软件、核数据库和仿真模型精细度等多因素的影响。为确保聚变堆的可靠运行,有必要通过中子学实验验证数值模拟计算的准确性。论文参考DFLL包层设计方案,利用DFLL中子学实验模块（简称DFLL模块）开展了多中子学参数的实验测量,并通过实验数据和数值模拟计算结果对比分析,验证了 DFLL包层中子学参数计算的准确性。在此基础上,针对中国聚变工程试验堆模型开展了 DFLL包层全堆中子学性能的计算分析与设计优化。主要研究内容与创新如下:（1）DFLL模块中子学实验研究。基于强流聚变... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省211工程院校985工程院校

【文章页数】：104 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 氚增殖包层简介
        1.1.2 液态包层简介
        1.1.3 包层的聚变中子学研究
    1.2 研究现状
        1.2.1 氚增殖包层氚增殖性能
        1.2.2 氚增殖包层能谱测量实验
    1.3 研究目标与意义
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究意义
    1.4 论文主要内容与结构
第2章 聚变包层中子学实验方法
    2.1 中子探测原理
    2.2 D-T聚变中子源强测量
        2.2.1 活化箔法
        2.2.2 伴随粒子方法
        2.2.3 反冲质子望远镜法
        2.2.4 裂变电离室法
    2.3 聚变包层中子能谱测量
        2.3.1 多活化箔法
        2.3.2 反冲质子法
        2.3.3 飞行时间法
        2.3.4 金刚石半导体法
    2.4 聚变包层TPR测量
        2.4.1 锂玻璃法
        2.4.2 液闪法
        2.4.3 其他方法
    2.5 测量不确定度理论评估
    2.6 小结
第3章 DFLL模块中子学实验
    3.1 DFLL模块
    3.2 中子源强在线精确测量
        3.2.1 强流氘氚中子源科学装置HINEG
        3.2.2 探测器选择与布置
        3.2.3 高纯锗探测效率刻度
        3.2.4 结果分析
    3.3 多活化箔反应率及能谱测量
        3.3.1 活化片选择
        3.3.2 包层模块、活化片布置
        3.3.3 结果分析
        3.3.4 多活化箔解谱
    3.4 TPR测量实验
        3.4.1 待测样品化学处理
        3.4.2 效率刻度
        3.4.3 结果分析
    3.5 小结
第4章 基于DFLL模块中子学实验的数值模拟计算验证
    4.1 SuperMC及数据库介绍
        4.1.1 SuperMC软件
        4.1.2 核数据库介绍
    4.2 DFLL模块中子学模型
        4.2.1 材料成分检测
        4.2.2 D-T中子源描述
        4.2.3 三维精细模型
    4.3 C/E结果和分析
        4.3.1 多活化箔反应率结果分析
        4.3.2 TPR结果分析
    4.4 小结
第5章 DFLL包层全堆中子学性能评估
    5.1 基于CFETR的DFLL包层三维建模
        5.1.1 三维中子学计算模型
        5.1.2 堆芯中子源分布描述
        5.1.3 中子源描述对氚增殖性能影响
        5.1.4 增殖包层结构对氚增殖性能的影响
    5.2 精细模型中子学性能分析与优化
        5.2.1 中子壁负载
        5.2.2 能量放大倍数
        5.2.3 氚增殖性能分析与优化
        5.2.4 屏蔽性能分析与优化
        5.2.5 活化分析
        5.2.6 放射性废料处理
    5.3 小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
        6.1.1 主要内容
        6.1.2 论文特色与创新
    6.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
在读期间参与项目及科研工作


【参考文献】：
期刊论文
[1]双功能液态锂铅包层氚增殖性能分析[J]. 曾正魁,蒋洁琼,王海霞,陈思泽,王志刚,李斌,黄群英.  核科学与工程. 2020(02)
[2]Considering for the blanket structure scheme of HCCB DEMO[J]. Zhou Zhao,Zaixin Li,Xiaoyu Wang,Xueren Wang,Kaiming Feng.  Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2019(03)
[3]福清核电厂实验室氚测量影响主要因素及对策分析[J]. 王宝,修璐倩,连靓雯,陈吉,张君伟.  能源与环境. 2018(06)
[4]CFETR氦冷固态增殖剂包层产氚性能研究及优化[J]. 张宝锐,解衡,郎明刚,孙倩.  原子能科学技术. 2018(09)
[5]海水中110mAg分析方法研究进展[J]. 温小惠,于涛,黄德坤,桑世华.  浙江化工. 2018(06)
[6]基于氘氚聚变中子源的双功能锂铅包层（DFLL-TBM）模型中子学实验[J]. 熊厚华,陈思泽,王永峰,刘超,蒋洁琼.  核科学与工程. 2018(01)
[7]基于CAD的内耦合严格两步法停堆剂量率计算方法研究[J]. 宋翰城,龙鹏程,吴斌,孙国民,甘佺,郝丽娟.  核科学与工程. 2018(01)
[8]可控核聚变的研究现状及发展趋势[J]. 武佳铭.  电子世界. 2017(21)
[9]方管内液态铅锂流动MHD压降初步测量与分析[J]. 叶竞,朱志强,周涛,孟孜,黄群英,FDS团队.  核科学与工程. 2017(03)
[10]聚变数据库系统FusionDB研发与应用[J]. 王芳,胡丽琴,龙鹏程,邹俊,李春京,汪进,尚雷明,宋婧,程梦云,俞盛朋,郝丽娟,何桃,聂淼,薛峰,黄群英,吴宜灿,FDS团队.  核科学与工程. 2017(01)

博士论文
[1]反应堆堆芯中子能谱在线测量方法研究[D]. 熊厚华.中国科学技术大学 2018
[2]聚变示范堆（HCCB-DEMO）氦冷固态氚增殖包层优化设计研究[D]. 王苏豪.中国科学技术大学 2016
[3]钍基熔盐堆中子能谱测量方法的研究[D]. 周雪梅.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2013

硕士论文
[1]熔盐包层的设计与中子学计算分析[D]. 尹苗.中国科学技术大学 2016
[2]氚增殖剂Li2TiO3陶瓷微球的制备及性能研究[D]. 张文.华中科技大学 2015



本文编号：3638978