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。     

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。     

ITER中国液态锂铅实验包层模块结构设计与加工

根据ITER实验包层的发展目标,实验要求,限制条件,结合聚变发电反应堆FDS-Ⅱ DLL/SLL包层方案设计了DFLL-TBM原型结构,给出了加工工艺和装配序列方案.该实验模块特点是极向LiPb流道易于布置FCI流道插件,"]"型隔板和"盒形"背板式联箱简化冷却方案和结构.这种简单的结构易于加工制造,易于派生出在ITER不同运行阶段实验的系列模块,符合在ITER进行SLL-TBM和DLL-TBM两种包层模块实验的策略.     

聚变驱动次临界堆概念设计研究

在深入分析相关领域研究发展状况的基础上,提出一个可实现核废料嬗变、可裂变重金属核燃料和氚核燃料增殖、产能等多种功能的次临界反应堆概念。概念有托卡马克实验装置参数适量外推的等离子体物理和技术水平的聚变堆芯、高压He气/液态LiPb双冷却系统嬗变包层。介绍了系统基本概况和参考结构形式,阐述了系统聚变等离子体物理学、包层中子物理学和包层热工水力学设计的基本原则和主要工程约束限制条件,指出系统相关的安全和潜在环境影响问题,给出典型的参考设计参数。     

高温包层内多层插件流道内液态铅锂MHD流动数值分析

包层是聚变反应堆能量转换和提取的关键部件,聚变高温制氢堆(FDS-Ⅲ)高温液态铅锂包层(HTL)中采用创新型多层插件(MFCI)技术,由SiC_f/SiC组成的流道插件使液态铅锂实现了1 000℃左右出口温度,从而达到更高的热电转换效率和制氢能力。液态金属磁流体动力学效应MHD效应是HTL包层的重点问题之一。本文以高温包层结构为参考,采用FDS团队自主开发的磁流体动力学与热工水力学耦合模拟软件MTC,对高哈特曼数下典型多层插件流道内的液态铅锂MHD流动特性进行了数值模拟,分析了不同插件电导率对流道之间电磁耦合现象的影响。     

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。     

基于RELAP5的CFETR氦冷陶瓷增殖包层模块热工安全分析

本文对中国聚变工程实验堆(CFETR)氦冷陶瓷增殖(HCCB)包层进行热工安全分析。采用大型反应堆瞬态分析程序RELAP5对HCCB包层建模,并进行稳态分析和假设事故的模拟。计算结果表明,CFETR HCCB包层在真空室内氦气泄漏和增殖区盒内氦气泄漏事故中均未出现结构材料熔化,同时各部分的压强变化情况均未超出设计阈值,包层系统在事故发生后均能有效快速地排出余热。CFETR HCCB包层的设计满足热工安全方面的要求。     

混合堆、聚变堆包层热工水力与中子学综合分析模拟及FEB混合堆包层综合分析

为了混合堆及聚变堆包层分析的需要，开发了ＢＩＴＨ程序，以对包层的热工水力学及中子学进行综合分析。简述球床的热工水力特征及其数学物理模型，介绍编制的包层热工水力分析程序ＴＨＰＢＨＲ，对ＢＩＳＯＮ１．５全面改造，考虑了共振自屏效应，并与热工水力计算相耦合，并更换ＢＩＳＯＮ１．５自带数据库，修改燃耗计算方法，以适应放射性废物处理、辐照损伤等计算需要。还对ＦＥＢ混合堆外包层用ＢＩＴＨ程序进行了分析。     

聚变高温制氢反应堆概念设计研究

在深入分析相关领域研究发展状况的基础上,提出了具有较好技术可行性的聚变高温制氢反应堆概念(称之为FDS-Ⅲ),包括具有先进等离子体物理和技术水平的聚变堆芯、先进高温锂铅包层(HTL)、可减少热流分布密度的"垂直靶板"偏滤器以及相应的功率转换系统。尤其是提出了HTL包层新概念,其特点是选用技术基础相对成熟的低活化铁素体/马氏体钢作结构材料,在锂铅流道中使用可耐高温的多层流道插件,实现约1000℃的出口温度,可应用于制氢。初步性能分析表明FDS-Ⅲ制氢堆及其包层概念具有较好的技术可行性。     

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。     

聚变驱动次临界堆嬗变包层双流场三维数值模拟与分析

采用流体动力学数值模拟软件对聚变次临界堆双冷嬗变包层高功率密度区 (FW、HM1 )液态金属LiPb和氦气流场进行三维数值模拟 ,考察双流场温度分布、LiPb向氦气传热热流密度场等 ,为聚变次临界堆热工水力学设计提供决策依据     

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。     

基于D-T聚变中子源的双功能液态铅锂包层中子学实验

中国双功能锂铅包层(Dual Functional Lithium-Lead,DFLL)是由中国科学院合肥物质科学研究院核能安全技术研究所设计的用于聚变反应堆的液态包层.由于聚变反应堆氚增殖包层的设计高度依赖于中子计算,为验证DFLL包层设计中所使用的核数据库和仿真软件,建立了DFLL包层实验模块,并基于D-T聚变中子...     

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。     

托卡马克氦冷板状状件包层聚变-裂变混合堆安全分析

本文对以托卡马克为聚变装置、氦气冷却板状元件包层的聚变-裂变混合堆进行了稳态、卸压和全厂断电断流的热工分析。文中给出设计参数、HYBRID 程序计算的结果和对概念设计的安全评价,并提出一些改进设计的建议。