水冷固态包层增殖球床氦气流动特性研究

发布时间：2023-03-11 00:45

　　聚变包层是聚变堆实现氚自持和能量转换的关键核心部件。作为中国聚变工程实验堆(CFETR)三个候选包层概念之一的水冷固态陶瓷包层(WCCB)拟采用纯Be球床和不同直径比的两元Li2TO3/Be12Ti混合增殖球床分区布置以满足中子倍增和氚增殖要求,并使用低压氦气(混有0.1%的H2)将所产生的氚吹扫带出。氦气的吹扫压降将直接影响包层氚吹扫系统的设计,球床中载氚氦气的流动特性也将决定着氚的分布与提取效率,准确把握氦气在球床中的流动特性也是进一步开展球床内氚输运分析的基础。为获得CFETR水冷固态包层球床中的详细的流动特性,本文针对WCCB增殖球床设计特点,开展了氚吹扫氦气在增殖球床中流动特性的数值模拟研究和实验研究。数值模拟方面,采用DEM-CFD耦合方法首先对一元球床进行了流动特性分析,验证了方法的可行性并比较了不同接触点处理方式对球床压降计算结果的影响。继而基于验证后的DEM-CFD方法建立了满足中子学要求的两元混合增殖球床,主要分析了粒径比为6:1和7:1的两元球床的流动特性,包括孔隙率分布、速度分布和压力分布,重点分析了不同尺寸比和填充率下两元球床的压降,得到了球床中氦气的详细流动...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外球床流动特性研究现状
        1.2.1 聚变堆中球床流动特性研究现状
        1.2.2 其它类型球床流动特性研究现状
    1.3 研究内容和意义
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究意义
第2章 一元球床CFD分析
    2.1 一元球床的生成
    2.2 模型的重建
    2.3 网格划分和接触点处理
        2.3.1 网格划分
        2.3.2 接触点处理
    2.4 网格无关性分析
    2.5 孔隙率分布分析
    2.6 速度分布分析
    2.7 压力分布及压降分析
    2.8 本章小结
第3章 两元球床CFD分析
    3.1 两元球床的生成
    3.2 模型的重建
    3.3 网格划分和接触点处理
    3.4 网格无关性分析
    3.5 孔隙率分布
    3.6 速度分布分析
    3.7 压力分布及压降分析
    3.8 本章小结
第4章 氚吹扫模拟实验装置设计与压降初步实验
    4.1 实验设计目标
    4.2 实验设计方案
        4.2.1 真空抽气系统
        4.2.2 气路循环系统
        4.2.3 加热与冷却系统
        4.2.4 数据采集与控制系统
        4.2.5 阀门与管路系统
        4.2.6 安保系统
    4.3 装置集成
    4.4 压降初步实验与结果分析
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 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



本文编号：3758873