ITER中国液态锂铅实验包层模块活化特性分析与废料处理

使用中子学程序系统VisualBUS和活化数据库EAF-99对DFLL-TBM的高级子模块DLL-TBM的活化特性进行了计算和分析,包括DLL-TBM各部件在不同停堆时间的活度、衰变余热和剂量率.活化计算所需要的三维中子能谱通过MCNP/4C中子/光子输运程序和国际原子能机构发布的FEND1.0数据库计算得到.在活化计算分析的基础上,参照欧洲聚变堆安全和环境评估(SEAFP)策略中有关核废料的处理标准评估了TBM各区材料在退役后的废料处理工作,包括核废料应该采用何种适当的方式进行处理及其被完全清除干净的可行性.     

基于SuperMC的ITER下窗口生物屏蔽插件屏蔽分析

在国际热核聚变实验堆(ITER)中,窗口生物屏蔽插件需为电子设备和工作人员提供必要的辐射屏蔽防护。基于中子学分析的生物屏蔽插件设计是ITER设计的重要内容。本文基于超级蒙卡核模拟软件SuperMC,在ITER大厅三维中子学模型中整合了ITER设计整合部门(DIN)最新设计的下窗口生物屏蔽插件模型,对四种下窗口生物屏蔽插件进行了屏蔽分析。分析结果显示,低温恒温器低温泵生物屏蔽插件中子屏蔽性能最好,室内监视系统生物屏蔽插件屏蔽性能最差;室内检视系统生物屏蔽插件停堆剂量率最小,环形低温泵生物屏蔽插件停堆剂量率最大。在SA2辐照方案下,停堆12天后,环形低温泵生物屏蔽插件处停堆剂量率超过规定限值20倍。分析结果表明,ITER下窗口生物屏蔽插件设计有待优化。     

ITER中国液态锂铅实验包层模块氦气冷却系统初步设计研究

氦气冷却系统是ITER中国液态锂铅实验包层模块(DFLL-TBM)在ITER装置内进行实验的重要辅助系统.根据ITER运行时的热工条件、安全要求、空间要求,分析了DFLL-TBM氦气冷却系统的功能,确定氦气冷却系统的设计原则和要求,在此基础上给出氦气冷却系统的初步设计方案和设备布置.该氦气系统的特点体现在:双功能,即有宽的裕量满足SLL-TBM和DLL-TBM实验;两条氦气回路共享压力控制单元和氦气净化子系统;旁路设计调节TBM和热交换器氦气的出口温度.     

中国双功能锂铅实验包层系统在ITER赤道窗口的界面设计

中国双功能锂铅实验包层模块(DFLL-TBM)是中国计划在国际热核实验堆(ITER)进行氚增殖包层实验的两个候选概念之一.实验包层系统(TBS)与ITER界面设计关系到TBS能否在ITER装置有限空间内安装和实验,是ITER国际组关注的重点.本文根据ITER对TBS的设计要求、DFLL-TBS概念设计,结合中国与印度TBS在实验窗口的功能、安全和空间分配的定义,利用CATIA三维设计软件进行了DFLL-TBS在ITER窗口塞、管林区、窗口室的界面设计,初步设计可以满足ITER实验窗口空间要求.     

ITER中国液态锂铅实验包层模块中子学分析

基于ITER装置全模型,借助于MCNP自动建模程序MCAM,将TBM模块插入该模型的赤道窗口,使用MCNP/4C和FENDL1.0数据库,对DLL和SLL两个典型子模块设计进行三维中子学计算和分析,给出TBM模块核热功率密度分布以及氚增殖能力.     

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.     

ITER实验包层模块的三维确定论方法计算

本文提出了一种新的基于三维确定论方法的ITER实验包层模块中子学分析策略。该计算策略分为两步：第1步将包层模块离散,利用3D模块化MOC方法求解细群中子注量率;第2步在整个模块上利用简化球谐函数方法进行中子学计算。在此基础上编制程序,并对液态锂铅实验包层模块进行计算,给出了各区中子注量率、TBR等中子学参数,并与MCNP程序的计算结果进行比较,比较结果证明了计算方法及程序的正确性。     

ITER上窗口屏蔽中子学分析研究

利用CAD/MCNP自动建模程序MCAM建立ITER新上窗口中子学计算模型,使用中子/光子耦合输运程序MCNP/4CI、AEA聚变核数据库FENDL1.0和集成上窗口模型的ITER基本中子学模型计算并分析上窗口新的工程设计的屏蔽能力以检验设计的合理性。结果表明,与以前的上窗口设计相比,新设计的上窗口的周围剂量控制点的快中子注量率、停堆剂量率以及线圈核热等都增大了好几倍,建议进一步改进上窗口设计。     

ITER双功能液态锂铅实验包层系统故障模式影响分析

实验包层模块允许放置在ITER中实验的前提是其对ITER的安全以及对工作人员和环境不构成显著影响。ITER要求各参与方的实验包层模块在实验前必须提交安全分析报告,进而获取安全许可证。在中国双功能锂铅实验包层模块(DFLL-TBM)设计基础上,采用了故障模式影响分析(FMEA)方法对DFLL-TBM进行了安全评估与分析,得到所有可能导致严重后果的假设始发事件,验证了确定论安全分析所选择的三个参考事件可以包络所有的假设始发事件。     

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.     

Nuclear analysis and shielding optimisation in support of the ITER In-Vessel Viewing System design

The In-Vessel Viewing System (IVVS) units proposed for ITER are deployed to perform in-vessel examination. During plasma operations, the IVVS is located beyond the vacuum vessel, with shielding blocks envisaged to protect components from neutron damage and reduce shutdown dose rate (SDR) levels. Analyses were conducted to determine the effectiveness of several shielding configurations. The neutron response of the system was assessed using global variance reduction techniques and a surface source, and shutdown dose rate calculations were undertaken using MCR2S.Unshielded, the absorbed dose to piezoelectric motors (PZT) was found to be below stable limits, however activation of the primary closure plate (PCP) was prohibitively high. A scenario with shielding blocks at probe level showed significantly reduced PCP contact dose rate, however still marginally exceeded port cell requirements. The addition of shielding blocks at the bioshield plug demonstrated PCP contact dose rates below project requirements. SDR levels in contact with the isolated IVVS cartridge were found to marginally exceed the hands-on maintenance limit. For engineering feasibility, shielding blocks at bioshield level are to be avoided, however the port cell SDR field requires further consideration. In addition, alternative low-activation steels are being considered for the IVVS cartridge.     

ITER双功能液态锂铅实验包层系统PIE-PIT分析

ITER要求各参与国的实验包层模块在实验前必须提交安全分析报告(含确定论分析和概率论分析),进而获取安全许可证.结合中国双功能锂铅实验包层模块的具体特点,采用了假设始发事件-潜在影响表(PIE-PIT)分析方法对DFLL-TBM进行了安全评估与分析,已验证确定论安全分析所选择的三个参考事件是否可包络PIE-PIT分析得到的严重事故序列.     

Validation of R5 assessment procedure for ITER test blanket module by finite element analysis

Part of the ITER experimental setup will be testing of the first wall blanket module built from EUROFER 97 steel. Lifetime of this component should be predicted with help of defect assessment procedure. This work verifies the application of the R5 assessment code on the 2D test blanket module geometry by using finite element simulations. Verification is based on the evolution of C(t) parameter. Results exhibit good correspondence in predictions provided by R5 and finite element method for different thermo-mechanical loading conditions. These results therefore show applicability of R5 procedure on such complex geometries.     

ITER中国液态锂铅实验包层模块设计研究与实验策略

在广泛调研和深入分析国际聚变堆包层发展状况的基础上,根据液态锂铅包层一般特点和中国发展的系列液态锂铅包层概念设计,提出了一个具有演示氦气单冷却剂和氦气/锂铅双冷却剂包层技术的双功能包层模块实验系统方案,对其性能进行了分析研究,作为中国向ITER实验包层工作组(TBWG)提交的液态包层实验模块最终设计描述文件的内容框架。总结了该工作主要内容,包括基本设计思想和方案描述、性能分析概况、对辅助系统的要求和实验策略与关键技术等。