负离子束引出与加速系统的数值计算方法

高能量、大功率中性束注入是对大型受控核聚变装置进行等离子体加热和电流驱动的有效手段。因此势必要发展在高能量下仍具有较高中性转换效率的负离子-中性束注入器。 本文根据负离子-中性束注入器中负离子束系统的特点,建立了对该系统进行数值模拟研究的基本数学模型和计算程序。系统中增加了偏转电子的磁场,这种磁场的存在破坏了束的对称性,增加了计算难度。通过数值模拟计算优化系统的电、磁场位形和束光学特性。     

300keV,5电极负离子束系统的数值模拟研究

根据负离子-中性束注入器中强流负离子束引出、加速系统的特点,建立了为辅助设计强流负离子束系统而对其进行数值模拟研究的模型和计算程序,计算了负离子束和伴随引出的电子束在系统电、磁场共同作用下的运动行为,研究了系统束流密度、负离子初始温度以及负离子剥离损失和末电极孔位移等相关参数对负离子束光学特性的影响,并对系统的电、磁场位形进行了优化。对300keV,5电极负离子束系统的初步优化结果表明:该系统磁场可将伴随引出的电子束在低能下偏转到作为电子接收极的引出电极上;对引出流密度为21mA·cm~(-2)的H~-离子束,当H~-离子在引出区的剥离损失为20％时,由系统出射的各小束的均方根角度和85％小束的散角可分别达到0.327°和0.460°。     

EAST中性束注入器大厅内辐射剂量计算与测量

利用解析方法对EAST大功率中性束注入器充氢运行时实验大厅内6个关键点的辐射剂量进行了理论计算,并利用光致光剂量计(OSL)对这些位置点进行了辐射剂量测量。理论计算和OSL测量结果表明:理论计算结果与实验测量结果具有一定吻合度。同时还表明:EAST中性束注入器现有的防护装置满足实验运行时辐射防护要求。     

强流负离子束系统的数值模拟研究

为了辅助设计下一代受控核聚变装置所要求的高能、大功率中性束注入器,我们根据负离子-中性束注入系统的特点,建立了数值模拟负离子束系统的物理模型和计算程序,并进行了数值模拟研究。与数值模拟正离子束系统的物理模型相比,该物理模型包含了更多的物理过程,如需要利用磁场来偏转与负离子一起引出的电子,以提高系统效率;为此就必须考虑等离子体电子横越磁场的扩散并包含由离了源等离子体引出的负离子和电子在电磁场共同作用下的运动行为以及相关等离子体参数对粒子初始发射的影响;也包含了束内部空间电荷非线性力和负离子在输运过程中的剥离损失等物理现象。在进行的数值模拟研究中,对系统的几何尺寸及电磁     

聚变堆中性束注入系统的电偏转器概念设计

中性束注入是磁约束核聚变研究重要的辅助加热和电流驱动手段.由于负离子源中性束注入系统束能量高、束斑大,电偏转已经成为剩余离子剥离的首选方案,其剩余离子剥离设备被称为电偏转器.电偏转器作为实现束流中性化的核心设备,其性能决定了中性束注入系统的工作效率.本文提出了聚变堆主机关键系统研究中负离子源中性束注入系统电偏转器的概念...     

用于双离子束注入器的杂质消除系统

研制了一套用于双离子束注入器的杂质消除系统,该系统由两台速度选择器、1台单透镜和1台双孔选束光阑组成,可实现不同荷质比的两种离子束在同时传输过程中消除杂质离子。该技术已用于1台H⁺₂和He⁺两种离子束同时传输的50 keV双离子束注入器,实现了1台加速器同时产生、传输两种离子束,并同轴注入靶内,离子束纯度好于99.9%。     

300kV,5电极负离子束系统的数值模拟研究(英文)

根据用于负离子-中性束注入器的强流负离子引出、加速系统的特点,建立了负离子束系统的数值模拟模型和程序,以便辅助该系统的设计。计算了负离子束和伴随引出的电子束在系统电、磁场共同作用下的运动行为,研究了束密度、负离子初始温度和剥离损失及末电极孔位移等相关参数对负离子束光学特性的影响,优化了电、磁场位形。对 300 kV,5 电极负离子束系统的初步优化结果表明:该系统磁场可以在低能下将电子束偏转到作为接收器的引出电极上;设 H-离子在引出区的剥离损失为 20%并且引出的 H-束密度为 21 mA·cm- 时,所有出射小束的均方根散角和 85%束散角分别 2为 0.327°和 0.460°。     

大功率射频负离子源等离子体发光监测系统的研制

基于射频波驱动的负离子源已成为未来中性束注入系统的首选方案。为监测大功率射频负离子源的各个激励器的等离子体放电状态,设计并搭建了基于光电二极管的等离子体发光监测系统。等离子体发光强度与特定碰撞发生次数、碰撞粒子密度、碰撞粒子能量等密切相关。因此,等离子体发光强度能够定性反映出等离子体参数;基于合理的碰撞辐射模型,同时通过分析等离子体特征谱线强度,能够定量地得到等离子体参数。据此,该系统通过实时采集不同位置的等离子体发光强度信息,并以电压信号形式展现并保存下来,用于上位机实时监测和后数据处理。实验结果表明：本系统能够准确、在线地测量射频激励器内的等离子体的激发、维持和熄灭过程,且等离子体发光强度与射频爬坡放电功率具有较好的线性度,并测试了等离子体电流产生的过滤磁场对等离子体发光信号的影响。     

EAST强流离子源电源系统的初步测试运行

测试NBI大功率强流离子源的综合测试台正在建设,已研制了离子源等离子体发生器电源系统、等离子体电极高压电源及梯度极分压器、抑制极负高压电源等电源系统,以及高压传输线及缓冲器,在测试台上开展了对EAST中性束注入器第一台兆瓦级强流离子源样机进行整体电源系统测试和离子源起弧放电的初步测试,完成了离子源电源系统初步性能测试及...     

强流负离子束系统中电子偏转磁场分布的计算

在大型受控核聚变装置所要求的高能、大功率负离子-中性束注入器的负离子束系统中,对伴随负离子引出和由负离子剥离产生的电子的有效抑制是提高系统效率的关键之一。通常利用系统的引出电极内埋置的永磁体产生合理的磁场位形将电子在低能下偏转、吸收,而又极小影响负离子束的光学特性。为此,必须计算出磁场分布,进而求得在系统电、磁场综合作用下电子和负离子的轨迹,并通过数值模拟计算优化系统电磁场位形和束光学特性,为辅助设计负离子-中性束注入器的强流负离子束系统提供参考依据。     

水力步进缸静态保持流量的数值计算

以控制棒水力驱动系统为研究对象．采用商用流体力学计算程序CFX5对水力步进缸槽对孔部位,排气孔和迷宫漏流分别进行了数值计算．以获得步进缸的静态保持流量数值计算结果表明：槽对孔部位的流量是水力步进缸静态保持流量的主要部分．决定了水力步进缸静态保持流量随外套位置的变化规律;排气孔流量和迷宫流量所占的份额很小．其对步进缸静态保持流量的影响也很小：随着温度升高．水力步进缸的最小静态保持流量和最大静态保持流量都逐渐增大．这与实验结果吻合。     

环形狭缝通道中单相水对流换热的数值计算

采用k kL u v紊流模型 ,对环形狭缝通道中水的流动与换热的特性进行了数值计算 ,将计算结果同实验结果进行分析比较 ,两者得到了较相一致的结论     

高温气冷堆余热排出系统空冷塔内流场数值计算

通过对不同环境风速下高温气冷堆余热排出系统自然对流空冷塔的流场和温度场进行数值模拟,分析环境风对自然对流空冷塔工作状态的影响,对空冷塔出口挡风板的大小及安装位置进行了优化分析.结果表明:如果空冷塔出气口不安装挡风板,当环境风速大于6 m/s后,空冷塔内流动受到严重影响,风速大于9 m/s后甚至出现倒灌;在空冷塔出气口加装挡风板后,在9 m/s及以上风速条件下,空冷塔都可以正常运行.     

伺服活塞式控制棒水力驱动机构的三维流场数值计算

伺服活塞式控制棒水力驱动机构是一种可连续移动且适用于一体化反应堆的新型内置式驱动机构。应用计算流体力学程序FLUENT对驱动机构内部三维流场进行数值计算和分析。结果显示,驱动机构内部流场唯一压力突变区域在可变节流口处,通过改变可变节流口间隙便可改变控制棒运动状态。当可变节流口间隙在0.5 mm范围内变化时,活塞两侧压差就会改变,进而驱动机构运动状态也会改变。当工作压力为0.1 MPa时,驱动机构提升能力便可满足设计载荷要求,且流量较小。     

芯块侧偏状态下的燃料棒温度场数值计算分析

燃料芯块侧偏状态下的燃料棒温度分布关系到反应堆燃料设计和安全运行。本文基于燃料棒的稳态扩散方程的一般形式,通过数值计算分析了芯块侧偏对燃料棒传热和温度分布的影响。结果表明:当燃料芯块侧偏时,芯块最高温度的位置向芯块侧偏的反方向偏移且最高温度下降,偏心率越大,最高温度的位置偏移程度越大,温降也越大。当偏心率e为0.5和0.8时,芯块最高温度分别下降1.3%和4.1%。而燃料棒包壳外壁面温度分布不均匀且最高温度随着偏心率的增大而升高,当偏心率e=0.8时,燃料棒包壳外壁面的最高温度为350℃,达到燃料棒的临界工作温度。     

高放废液贮槽气镇器搅拌系统的数值模拟研究

以后处理厂高放废液贮槽气镇器搅拌系统为模拟对象,其中气相、液相和固相分别为空气、硝酸钠水溶液和球磨后的钛白粉,基于颗粒动力学理论,建立适用于高放废液贮槽气镇器搅拌系统的气、液、固三相流动的数学模型,用CFD商用计算软件对其进行计算,得到了高放废液贮槽气镇器搅拌过程中气、液和固三相的速度、压力和相含率等详细数据。研究结果表明,计算值与实验值吻合较好,验证了建立的数学模型的正确性和适用性,为高放废液贮槽气镇器搅拌系统进一步优化设计和放大提供参考。     

离子源转动20°后中心区的三维电场数值计算

本文描述了用弛豫法对离子源表面相对D极间隙旋转20°后,三叶扇形回旋加速器中心区的三维电场的数值计算。     

LaBr3(Ce)探测器对MB容器中气态β+电子湮灭γ光子探测效率的数值计算

基于蒙特卡罗,建立数学几何模型,用数值计算方法模拟计算了LaBr3探测器对不同体积的MB容器中气态β+电子湮灭产生γ光子的探测效率.数值计算结果与MCNP软件模拟结果在一定范围内一致.本文为计算LaBr3探测器对气态β+粒子的探测效率提供了一套可行的理论计算方法,同时为开发一套无源效率刻度软件做了铺垫.计算结果为实验刻...