聚变发电反应堆双冷液态锂铅包层氚增殖中子学分析研究

针对聚变发电反应堆(FDS Ⅱ)双冷液态锂铅(DLL)包层进行了中子学设计与分析,设计主要的原则是满足聚变堆的氚自持,并在此基础上,分析计算DLL包层核热分布。中子学一维优化分析使用的程序是自主开发的多功能中子输运/燃耗/优化程序VisualBUS1.0以及相应的数据库HENDL1.0/MG。基于二维模型进行校核计算所使用的程序为MCNP4C,相应的数据库为FENDL 2/MC。     

聚变发电反应堆双冷锂铅包层液态金属流动MHD效应计算与分析

对液态金属LiPb流体在规则直管和异形管内流动的磁流体动力学(MHD)效应问题进行了理论分析和数值模拟,并给出这两种情况下的压降和功耗比。在此基础上,对FDS-Ⅱ的双冷液态锂铅(DLL)包层模块的MHD压降和功耗进行计算分析,并给出关键流道(直管和典型异形管)和全模块的数值模拟结果,为包层的结构和热工水力设计提供参考。     

聚变裂变混合发电堆水冷包层热工水力学设计分析

一种以能量倍增为目标的聚变裂变混合发电堆(FDS-EM)概念已被提出,FDS-EM初步设计为可以产生约1.0 GW的电功率,并能实现氚自持。本文对FDS-EM水冷包层进行了热工水力学设计与分析。设计采用了压水堆的成熟技术,并给出了典型的热工设计参数,通过对典型参数下包层的数值模拟分析,得出了温度场和应力场分布,初步证明了设计的工程可行性。     

聚变发电反应堆双冷锂铅包层结构温度和应力计算分析

使用有限元程序对聚变发电反应堆FDS-Ⅱ双冷锂铅包层结构进行数值模拟,依据结构设计、热工水力学参数和中子学计算参数,给出对应包层结构温度场和应力场分布,同时分析了液态金属LiPb碳化硅流道插件的温度、应力及变形。依据温度场和应力场模拟结果,对FDS-Ⅱ双冷锂铅包层设计方案在等离子体稳态运行条件下进行可行性分析。     

聚变发电反应堆双冷液态锂铅包层的初步概率安全分析

双冷液态锂铅(DLL)包层是聚变发电反应堆(FDS-Ⅱ)实现氚增殖及产能的关键部件。运用概率安全评价方法(PSA),利用自主开发的概率安全分析系统软件RiskA对FDS-Ⅱ/DLL包层进行了概率安全分析,结合热工水利分析的结果得出包层的熔化频率,并将其与压水堆、快堆的堆芯熔化频率进行比较。通过敏感性分析得出对FDS-Ⅱ/DLL包层较为敏感的几个子系统,对系统的设计及建造有着一定的指导意义。     

聚变发电反应堆双冷液态锂铅包层活化分析和废料处理

使用中子学程序系统VisualBUS以及相应的数据库HENDL1.0/MG对聚变发电反应堆双冷液态锂铅包层中各部件活化特性进行了计算和分析,包括包层各部件在停堆后不同时间处的衰变余热、活性、剂量率和潜在生物危害,并在此基础上参照欧洲聚变堆安全和环境评估(SEAFP)策略中有关核废料处理标准评估了受到中子辐照后的包层各区材料在退役后的核废料处理工作,包括核废料应该或者可能采用何种方式进行处理及其被完全清除干净的可能性。     

聚变发电反应堆双冷液态锂铅包层模块结构设计与分析

给出聚变发电反应堆FDS Ⅱ模块式液态锂铅包层(DLL)结构方案,以低活化马氏体(RAFM)钢为结构材料,采用液态金属LiPb作为增殖材料和冷却剂,使用碳化硅流道插件作为电绝缘和热绝缘。包层的设计特点体现在:从增殖区、冷却剂流道、屏蔽包层、母管、机械连接、维修装配等几个方面全局考虑包层设计,结构布置完整;独有的“”形隔板设计使氦气冷却回路容易实现,增殖流道简单,可简化制造工艺,提高可靠性。同其他液态锂铅包层相比,DLL包层在冷却剂系统、制造、装配上可成就较高的可行性。     

聚变发电反应堆概念设计研究

在广泛分析聚变能相关领域研究发展状况和国际热核聚变实验堆(ITER)物理与技术基础上,提出了一个考虑了技术可行性的聚变发电反应堆概念(称之为FDS Ⅱ)。这个概念具有ITER参数适量外推的等离子体物理与技术水平的聚变堆芯和具有发展潜力的液态锂铅氚增殖包层,在对这个概念进行中子学、热工水力学、力学、安全与环境影响和经济学等一系列计算分析的基础上,给出了初步的概念设计和进一步设计优化的共性原则。     

聚变制氢堆高温液态包层热工水力学新概念研究

在深入分析聚变堆包层设计要求和目前技术发展水平的基础上,根据热化学工艺制氢需要高温热的要求,提出了一个基于技术相对成熟的低活化铁素体/马氏体钢作为主要结构材料、高压氦气与液态LiPb合金作为冷却剂、具有创新性“多层流道插件”结构方案以获得高温热能的包层热工水力学概念,建立了热工水力学模型,在利用有限元数值模拟程序进行模拟计算的基础上分析了这种新概念包层的可行性。     

聚变驱动次临界堆双冷嬗变包层热工水力学参数设计与分析

聚变驱动次临界堆双冷嬗变包层是一个以氦气和液态金属LiPb为冷却剂,以嬗变核废料为主要目的的多功能包层。依据功率平衡模型对不同工况优化的基础上,对该包层热工系统参数进行了设计分析。采用三维商用计算流体力学程序对第一壁和高功率密度区中液态LiPb的流场进行数值模拟计算,给出了优化的典型热工水力参数。     

聚变堆液态金属锂铅包层多功能涂层研发

液态金属锂铅包层是目前国际上聚变堆包层设计研究的主要方案之一,结构材料表面制备涂层是降低锂铅包层中的氚渗透率、液态锂铅腐蚀及磁流体动力学(MHD)效应的重要技术之一.本文主要从涂层材料及其制备工艺两个方面重点介绍了国内外在液态锂铅包层涂层材料研发方面的进展概况,并对涂层技术发展进行了展望,最后提出了中国发展液态锂铅包层涂层的规划建议.     

ITER中国液态锂铅实验包层模块热工水力学设计与分析

依据ITER堆芯物理参数和中子学计算结果,给出了双功能锂铅实验包层模块热工水力学设计方案,并对氦气系统和液态金属锂铅系统压降和驱动功率进行了初步计算.相关中子学、结构、安全及MHD模拟结果证实了设计方案的可行性.     

聚变高温制氢反应堆锂铅包层结构力学分析

在高温液态锂铅包层结构设计、热工水力学设计和中子学计算基础上,建立包层的三维有限元分析模型,应用商用有限元软件ANSYS对高温液态包层进行热-力结构耦合分析与应力评定。经计算第一壁材料ODS RAFM钢最高温度635℃,最大Von Mises应力379 MPa;包层结构材料RAFM钢最高温度508℃,最大Von Mises应力175 MPa;FCI材料最高温度950℃,最大Von Mises应力218 MPa。初步的分析结果表明结构设计方案是合理、可行的。     

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

采用理论计算与数值模拟相结合的手段对双功能锂铅实验包层模块(DFLL-TBM)第一壁(FW)冷却剂流道热工水力学优化方案进行了研究.理论计算给出了不同流速时第一壁结构温度与冷却剂出口温度,并用经验公式估算出相应的冷却剂压降,考虑氦气出口总温、总压降与结构温度限制给出最优方案.采用CFD数值模拟对优化方案进行验证,结果表...     

球床包层聚变—裂变混合堆热工安全分析

球床包层混合堆与板状元件包层混合堆相比较，前者在核燃料生产和安全方面可能具有更多的优越性。本应用ＴＨＥＲＭＩＸ程序和辅助程序对我国开发的托卡马克堆芯氮气冷却球床包层聚变－裂变合堆的包层进行了热工计算。计算中考虑了不同的燃料球材料及稳态，卸压和断流事故工况。计算结果表明，只要选用合适的燃料球材料和设置适当的控制保护系统，具有快速卸料罐的托卡马克堆芯氦气包层聚变－裂变混合堆的概念设计在安全上的可行的。     

聚变实验堆ITER实验包层瞬态热工安全分析

在中国向ITER(International Thermonuclear Experiment Reactor)实验包层工作组提交的双功能锂铅实验包层模块(DFLL-TBM)设计分析的基础上,通过对DFLL-TBM系统相关的瞬态事故如真空室内部冷却剂泄漏、TBM(实验包层模块)内部冷却剂泄漏以及真空室外部冷却剂泄漏事故进行计算分析,评价DFLL-TBM对ITER在热工方面对安全的影响.结果表明:当发生瞬态事故时,DFLL-TBM有能力通过热辐射将余热排出,且包层结构不会熔化.DFLL-TBM可满足ITER在热工方面对安全的要求.     

具有双冷液态锂铅包层的聚变动力电站经济性初步分析

利用聚变系统分析软件SYSCODE对具有双冷液态锂铅包层的聚变动力电站(FDS-Ⅱ电站)经济性进行了计算和分析。采用包层材料预期价格,对成本进行了计算,同时分析了成本与工程参数及包层材料价格不确定性因子的关系,为进一步改进FDS-Ⅱ设计提供参考。     

聚变裂变混合发电堆水冷包层中子学设计分析

主要针对聚变裂变混合发电堆FDS-EM水冷包层的能量倍增因子M和氚增殖率TBR等中子学参数进行优化计算。FDS-EM包层主要设计目标是在氚自持的基础上获得约1 GW的电功率,并且尽可能长时间连续运行不换料。通过初步设计分析给出一个使用核废料(压水堆卸出的废料钚、锕系加上贫铀)作为裂变燃料,能够实现氚自持、能量倍增因子约为90等设计目标,且连续运行至少10年不换料的中子学方案。     

高氚增殖比包层的设计及热工水力分析

本文设计了一种高氚增殖比包层(HBRB),该包层采用多孔U-10Zr合金作为中子倍增剂,Li4SiO4球床作为增殖剂,低活化马氏体(RAFM)钢作为结构材料。在详细研究包层加工工艺、流量分配、中子性能等问题的基础上,完成了包层内部详细结构设计。利用中子学软件分析计算了包层的氚增殖比(TBR)和热沉积分布,并根据计算结果对包层进行热力耦合分析。结果表明:包层TBR较高,且核性能稳定;冷却剂的流量分配情况和压降合理;包层内各组件冷却充分,温度和结构材料热应力不超过限值。