DEMO包层设计与流动传热特性研究

发布时间：2023-02-10 08:02

　　聚变能是人类未来可持续发展的战略能源方案。国际热核聚变实验堆(ITER)的建造,标志着这项技术已经进入关键性的实施阶段。示范聚变堆DEMO是从ITER到下个阶段的目标。从ITER计划到DEMO聚变堆过程中最关键的技术就是包层模块的开发,它的主要功能是氚增殖并将高热量传递出来。本论文就是针对中国DEMO包层概念设计进行了中子学、热工水力分析和流动传热研究。本文在现有的中国ITER包层的基础上提出DEMO包层模块的概念设计,并对各关键包层部件进行三维建模。对聚变堆和包层模块进行中子学分析,并在此基础上对包层模块的尺寸,内部材料比例(主要是氚增殖剂和中子倍增剂),第一壁厚度,对氚增比的影响进行了研究,并选取了合理的优化方案。在完成中子学分析后,以此为基础对包层模块进行热工水力分析。首先对后集板计算分析发现第一壁的进口流量分布并不均匀,通过内置肋板的方式有效地改善了均匀性。然后研究了进口流量对第一壁冷却效果的影响,发现现有的进口流量不能满足冷却要求,需要加大进口流量。针对最高温度出现在拐弯处的外侧,对拐弯处的流道进行了渐缩处理,减少了拐弯处的热聚集。另外还通过把环向流道更换成纵向流道,也可以有...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 聚变能发展历程
    1.2 磁约束核聚变与ITER计划
    1.3 DEMO示范堆与包层技术
    1.4 本文主要研究内容
2 DEMO包层中子学计算及分析
    2.1 DEMO包层概念设计与建模
    2.2 多物理场耦合计算
    2.3 包层模块中子学计算
    2.4 本章小结
3 包层内流道热工水力分析
    3.1 第一壁内流道流量分配优化
    3.2 第一壁内流道流动传热计算
    3.3 局部流道优化计算分析
    3.4 第一壁纵向优化布置
    3.5 本章小结
4 第一壁换热性能实验研究
    4.1 台架设计方案与原理
    4.2 实验台架各组成部件
    4.3 实验结果分析
    4.4 模拟结果对比分析
    4.5 本章小结
5 增值球床热导率实验研究
    5.1 Li₄SiO₄陶瓷颗粒
    5.2 球床热导率测量方案及实验装置
    5.3 实验工况及数据处理
    5.4 实验结果及分析
    5.5 本章小结
6 全文工作总结与展望
    6.1 全文工作总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录1：研究生期间发表的论文



本文编号：3739323