CITP-Ⅱ产氚辐照装置的热工研究

CITP-Ⅱ在线产氚辐照装置是CITP-Ⅱ的核心部件,是研究增殖剂材料产氚及释氚试验的关键设备。对产氚辐照装置的增殖剂发热率、热点、温度分布梯度、极限温度、不均匀因子以及CITP-Ⅱ在线产氚辐照装置间隙气体及载气的成份、压力对增殖剂平衡温度的影响等进行研究,得到关键的热工参数及变化规律。     

CITP-Ⅱ产氚辐照装置的换料流场研究

介绍CITP-Ⅱ产氚辐照装置的基本结构,阐述增殖剂换料的基本流程,对产氚辐照装置的气-固两相流进行研究,计算装置内的压力、流速、吹浮力等流场参数.结果表明,通过可靠的结构设计和合理的吹送载带气体进出口压差选择,可实现辐照装置内增殖剂的在线换料操作.     

CITP-Ⅱ辐照装置的安全性及可行性研究

CITP-Ⅱ辐照装置是进行聚变能源产氚增殖剂辐照实验研究专用装置,以热中子反应堆为中子源。为确保设计的安全可靠,以正硅酸锂为目标增殖剂,计算了辐照装置装入反应堆后对反应堆物理参数的影响,分析了装置在n-γ混合场中的热工性能及增殖剂温度梯度,校核了装置部件的刚度及强度,对装置的安全特性进行了评估;论证了间隙气体调温和增殖剂气力驱动更换的可行性。计算数据和分析结果为辐照装置的综合特性评估提供了数据。     

在线产氚辐照装置物理参数模拟

在线产氚回路对我国氚增殖模块（TBM）增殖剂候选材料的考核、氚增殖剂材料的在线释放规律研究具有重要意义,辐照装置是在线产氚回路的关键部件。本工作采用MCNP程序模拟在线产氚辐照装置在堆内辐照时的物理参数,计算结果如下：自屏因子为0.430,等效反应截面为1.09×10^-22cm²,每日产量为2.8×10¹⁰Bq,总发热功率为8.2kW。模拟计算结果为该装置的设计提供了必需的数据支持。     

在线产氚辐照装置的研制

在线产氚辐照装置是我国第一条混合堆产氚演示回路的主要组成部分。本文阐述了该装置的设计原理，结构和指标，给出了包括产氚，传热，应力在内的设计计算和研制辐照装置的关键技术。     

堆内辐照氚增殖剂球床有效热导率分析

氘-氚聚变反应堆中,固态氚增殖剂包层能不断为聚变反应提供氚核素,是实现聚变反应堆商用的关键技术之一。由锂陶瓷小球堆积形成的球床形式的固态氚增殖剂包层具有比表面积大、产氚效率高等优点,是我国重点发展的氚增殖剂包层形式。氚增殖剂球床须能支撑在堆内辐照时的高温环境,这就要求氚增殖剂球床有较好的导热特性。球床的有效热导率在球床设计和辐照过程中的安全分析十分重要,因此在中国先进研究堆（CARR）开展了氚增殖剂球床在堆内辐照环境下的有效热导率测量实验。根据MCNP计算得出的球床发热功率,结合实验测量的球床温度分布反推得到氚增殖剂球床的有效热导率,并与广泛应用于球床有效热导率计算的改进型ZBS模型计算结果以及堆外实验结果进行对比分析,理论值与实验值能较好吻合。     

陶瓷球床组件堆内辐照在线产氚物理计算分析

对陶瓷球床组件的堆内辐照情况进行物理计算分析有助于改进辐照装置的设计,完善辐照方案。按照堆内辐照陶瓷球床组件的实验技术要求,采用MCNP程序对陶瓷球床组件在不同孔道内的辐照情况进行了产氚量、产氚速率、发热量等计算。计算结果表明：采用天然丰度⁶Li的陶瓷球床组件在考验孔道内以半功率辐照能满足实验技术要求;如要采用满功率辐照,则需将组件中心位置提升至活性区中平面以上23 cm处。     

聚乙烯醇膜材料氚衰变辐照效应研究

利用FTIR、XRD、AFM等方法,分析了聚乙烯醇（PVA）膜材料在不同氚气氛下的氚衰变辐照效应,表征了氚衰变β射线对PVA中氢与氚同位素置换的诱导激化作用,明确了PVA中的氚取代主要发生在C-H基团,而醇羟基O-H基团因强烈的氢键作用而未发生氚取代;材料的表面形貌、结晶度等均发生了变化。通过PVA膜拉伸力学性能实验,测定了不同氚衰变辐照下PVA膜材料的拉伸强度和伸长率。结果显示,与其微观结构变化趋势一致。     

固态陶瓷氚增殖剂释氚实验研究综述

氚自持是氘氚聚变能实现工程应用和稳态运行必须解决的关键问题之一,氚增殖剂是实现氚自持的关键功能材料.锂基陶瓷固有的热稳定性和化学惰性使其在安全性能方面具有独特的优势,被视为非常具有发展前景的氚增殖剂材料.氚增殖剂不仅要求产氚率高,还要将氚尽可能多地从陶瓷增殖剂中释放出来.本文初步梳理了国内外关于固态氚增殖剂主要释氚实验...     

氚在Li2SiO3中释放行为研究

分别用堆照１０，１００ｈ的Ｌｉ２ＳｉＯ３样品，在１００－８００℃范围内用氦气载带法，研究了氚的释放规律。观察到在６００℃时，９７％的氚都已释放。研究了氚释放与温度的关系、扩散规律及加热后样品的变化。     

IBIL在氚增殖材料研究中的应用

在氚增殖材料辐照效应的研究中,离子激发发光(ion beam induced luminescence,IBIL)是一种高效实用的实时分析技术。本文介绍了国外MeV离子束对多种氚增殖材料的IBIL研究。研究表征了样品中的辐照缺陷特征及其演变情况,对辐照缺陷的产生机制进行了讨论,并提出辐照过程中的相关动力学模型。最后,介绍了北京师范大学串列加速器上IBIL装置应用现状,并对IBIL应用在氚增殖材料研究中的前景进行了讨论。     

CFETR水冷陶瓷增殖剂包层模块产氚率实验验证

水冷陶瓷增殖剂（WCCB）包层作为中国聚变工程试验堆（CFETR）候选包层之一,承担着氚增殖、核热提取、屏蔽等重要涉核功能,其中子学设计的可靠性直接影响CFETR氚自持目标的实现。为验证中子学设计工具,即MCNP和FNEDL3.0数据库,在WCCB包层中子学设计中的可靠性,基于研制出的WCCB包层模块,在DT中子环境下开展中子学实验,对以产氚率（TPR）为代表的中子学参数进行了模拟值（C）和实验值（E）对比分析。结果表明,模块中轴线位置处TPR的C/E为0.97?1.08,而模块边缘位置处TPR的C/E为0.65?0.82;模块钛酸锂层边缘区197Au（n,γ）198Au反应率的C/E为0.72?0.90,表明模块边缘区存在非期望的散射中子,导致该区TPR模拟值和实验值偏离较大。     

聚变堆固态产氚包层中子学优化方法研究与应用

为提升聚变堆包层产氚性能,更好地满足氚自持要求,首先,基于中子微扰理论与模拟退火算法开发了适用于聚变堆产氚包层（TBB）中子学优化新算法与新程序。其次,选取中国聚变工程实验堆（CFETR）氦冷固态包层,完成了全堆中子学性能优化的示范性应用。最后,对优化后的包层方案进行了热工、流体、结构的三维有限元校核。结果表明：(1)相比于传统包层中子学优化算法,本文所提出的优化算法具有更好的优化效果与更高的优化效率;(2)本文所开发的智能优化程序可更好地满足聚变堆TBB中子学优化与设计的需求,可为包层设计提供算法理论基础与程序支撑。     

锂陶瓷γ—LiAlO2放氚行为研究

采用堆外实验来研究γ－LiAlO2增殖剂的放氚行为。根据测得的γ－LiAlO2的放氚曲线,确定了748～873K范围内氚在γ－LiAlO2中的扩散系数常数D0＝（1．39±0．10）×10(-9)m2·S(-1),活化能Q＝（145±3）kJ·mol(-1)。     

三种疏水催化剂耐氚辐照稳定性初步研究

为考察3种疏水催化剂Pt-SDB(SDB为苯乙烯-二乙烯苯共聚物)，Pt-PTFE（PTFE为聚四氟乙烯），Pt-C-PTFE 的耐氚辐照稳定性，将其置于1.26×10¹²Bq/L的氚水中静态辐照210 d后，对其催化交换性能及催化剂中残存氚进行分析。结果表明，3种催化剂在氚的β辐照下未发生裂解，催化剂中氚的残存量随催化剂比表面积的增加而增加，基本没有发生结构上的氚取代反应；但在氚水辐照后，3种疏水催化剂的交换性能出现了不同程度的变化，按单位质量Pt粒子计算，在测试不确定度范围内Pt-PTFE和Pt-C-PTFE的转化率没有发生明显变化，Pt-SDB(1)的转化率下降了11.2％，Pt-SDB(2)的转化率下降了16.9％。     

辐照装置PLC自控设计的讨论

介绍福建漳州辐照中心辐照装置ＰＬＣ控制的设计思路，原则和要点，议论其可取之处和不足之处。     

氚活度浓度标准装置的建立

为解决国内气载氚监测仪量值传递问题,建立了氚活度浓度标准装置,并对其性能进行了测试。经过实验测试,其重复性为0.97%,稳定性为1.1%,可提供的氚活度浓度范围为5.0×10⁴～2.0×10⁸Bq·m^-3,扩展不确定度U_r=4.6%～5.0%(k=2)。该氚活度浓度标准装置已被授权为社会公用计量标准,可以承担国内氚监测仪的量值传递工作。     

固态氚增殖剂研究进展

增殖包层作为实现可控核聚变燃料"自持"的关键,不仅能实现氚的增殖,而且起着能量转换的作用,氚增殖剂是其中最重要的功能材料。本文从材料体系的制备、性能以及改性总结了固态氚增殖剂的发展趋势。同时,基于当前的研究现状对固态氚增殖剂的发展进行了展望。     

产氚聚变堆概念设计系统研究

提出了基于球环类型的先进氚生产堆概念设计,它是聚变能发展的中间应用。与传统托卡马克氚生产堆不同,设计中利用了球形环的先进等离子体物理性能和紧凑的结构特征,并尽量利用真空室内的空间安置氚生产包层以减少氚泄露而增加氚增殖率,达到年生产氚1000 g的目标,相应的堆利用因子为40％。在2D中子学计算的基础上提出了较为完整的初步概念设计。逐项进行了分析,同时对设计的风险、不确定性和后备方案也做了概括的解释。为下一步更详细、具体的概念设计提供了直接的依据和重要的参考价值。