氦冷固态包层氚增殖球床气体和粉末流动特性的数值研究

1

作者 王开松 刘明宗 汪键 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期163-169,共7页

基于计算流体力学和离散元耦合分析,研究了氦冷固态增殖包层球床中吹扫氦气的速度分布和破碎的正硅酸锂粉末速度随时间的变化及粉末数量随氦气入口流速变化。模拟结果表明,在吹扫氦气流动方向上,用入口流速归一化的氦气速度分布与入口... 基于计算流体力学和离散元耦合分析,研究了氦冷固态增殖包层球床中吹扫氦气的速度分布和破碎的正硅酸锂粉末速度随时间的变化及粉末数量随氦气入口流速变化。模拟结果表明,在吹扫氦气流动方向上,用入口流速归一化的氦气速度分布与入口流速无关,在靠近球床边缘速度变化较大,在球床中部速度变化较小;用入口流速归一化的粉末平均速度与入口流速关系不大,会随吹扫时间逐渐趋于稳定;对小粒径粉末,吹扫气体流速越大,越容易被吹出球床,对大粒径粉末,因其本身体积过大,易在球床中形成堵塞。 展开更多

关键词 氦冷包层 正硅酸锂球床 计算流体力学 离散单元法

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基于MELCOR的HE-FUS3实验模拟及氦气冷却系统安全初步分析

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作者 崔世杰 王杰 +4 位作者 卢庆 张大林 田文喜 秋穗正 苏光辉 《科学技术与工程》 北大核心 2015年第30期23-29,共7页

MELCOR程序是由美国Sandia国立实验室为美国核管会开发,用于模拟轻水堆严重事故进程主要现象的一体化系统软件。针对HE-FUS3氦气实验回路进行了建模和计算分析,取得了良好的结果。该成果可为氦气冷却系统安全分析提供初步的参考;并将继... MELCOR程序是由美国Sandia国立实验室为美国核管会开发,用于模拟轻水堆严重事故进程主要现象的一体化系统软件。针对HE-FUS3氦气实验回路进行了建模和计算分析,取得了良好的结果。该成果可为氦气冷却系统安全分析提供初步的参考;并将继续扩展使用于ITER氦冷包层系统安全分析。首先利用MELCOR对HE-FUS3氦气实验回路进行建模,对LOFA30失流事故进行了稳态及瞬态分析;并将MELCOR程序计算值与实验值进行了对比。结果显示:通过MELCOR对实验回路建模得到的LOFA30失流事故稳态计算值与CATHARE 2参考值大体一致;在失流事故的瞬态进程中,大部分热工水力参数计算值均与实验值符合较好。结果证明利用MELCOR程序对HE-FUS3实验回路整体建模的可靠性很高,通过MELCOR程序计算,用于分析氦气冷却系统安全性的数据准确,可靠,可以继续使用MELCOR对该领域进行更为深入,系统的研究和分析。 展开更多

关键词 MELCOR 失流事故 氦冷包层 HE-FUS3实验

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中国超导聚变工程实验堆氦冷固态包层中子学设计分析 被引量：1

3

作者 赵奉超 冯开明 +2 位作者 曹启祥 栗再新 张国书 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期184-191,共8页

根据中国聚变工程实验堆(CFETR)设计要求,参考氦冷固态包层实验包层模块(HCCB TBM)的设计经验,完成了CFETR固态包层的中子学设计分析,并评估了中平面位置可开窗口的最大面积。设计分析结果表明,基于增殖单元的固态包层中子学设计方案的... 根据中国聚变工程实验堆(CFETR)设计要求,参考氦冷固态包层实验包层模块(HCCB TBM)的设计经验,完成了CFETR固态包层的中子学设计分析,并评估了中平面位置可开窗口的最大面积。设计分析结果表明,基于增殖单元的固态包层中子学设计方案的氚增殖比(TBR)达到了1.243,满足CFTER氚自持设计要求;中平面可以开出的辅助窗口的最大面积为11.43m2。 展开更多

关键词 中国聚变工程实验堆 氦冷固态包层 中子学 MCNP程序

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聚变堆混和球床包层中子学和热工水力特性研究 被引量：1

4

作者 贾小波 杨永伟 +2 位作者 周志伟 经荥清 冯开明 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期565-569,共5页

在聚变堆初步概念设计的基础上，针对固态包层设计路线，提出了一个先进的氦冷固态包层概念。设计采用Be12Ti和Li2TiO8陶瓷小球混和球床，物理和化学相容性好；采用SiC作为结构材料，提高耐高温性能及氦气出口温度。计算结果表明：选择B... 在聚变堆初步概念设计的基础上，针对固态包层设计路线，提出了一个先进的氦冷固态包层概念。设计采用Be12Ti和Li2TiO8陶瓷小球混和球床，物理和化学相容性好；采用SiC作为结构材料，提高耐高温性能及氦气出口温度。计算结果表明：选择Be12Ti和Li2TiO8球体积比在2和4之间较合理；在Be12Ti和Li2TiO8球体积比为3时，^6Li富集度取30％～80％较适宜；球床的最高温度低于材料的温度限值，温度分布合理均匀。该方案可较大程度提高热效率和改善中子学以及氚增殖性能。 展开更多

关键词 聚变堆 氦冷固态包层 混和球床 氚增殖率

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聚变堆交叉冷却固态包层中子学设计优化

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作者 贾小波 杨永伟 +2 位作者 周志伟 经荥清 冯开明 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期53-57,共5页

针对聚变堆固态包层设计路线,提出了一个交叉排列氦冷固态包层概念。设计采用Be、Li2TiO3分层球床。两种尺寸的氦气冷却管道交叉排列,分两个回路同时冷却,以增加系统安全可靠性。分析比较了4种6Li富集度布置方案。结果表明:径向远离第... 针对聚变堆固态包层设计路线,提出了一个交叉排列氦冷固态包层概念。设计采用Be、Li2TiO3分层球床。两种尺寸的氦气冷却管道交叉排列,分两个回路同时冷却,以增加系统安全可靠性。分析比较了4种6Li富集度布置方案。结果表明:径向远离第一壁降低6Li富集度较为合理,靠近第一壁的增殖层6Li富集度不能过低,以减少长期运行中Li的消耗对氚增殖性能的影响。借助蒙特卡罗程序MCNP建立11.25°对称模型,全堆包层氚增殖率为1.176,包层寿期内产氚性能稳定,在包层寿命运行时间内的燃耗分布相对均匀。 展开更多

关键词 氦冷固态包层 ^6Li富集度 氚增殖率

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锂陶瓷氚增殖剂的中子辐照性能与产氚行为 被引量：10

6

作者 肖成建 陈晓军 +1 位作者 康春梅 汪小琳 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1906-1914,共9页

D-T聚变堆采用氚增殖剂与中子反应生成氚来保证其燃料的"自持"。Li2O、LiAlO2、Li2ZrO3、Li2TiO3和Li4SiO4等锂陶瓷材料由于具有良好的化学稳定性、机械力学性能和产氚性能等,是聚变堆主要的候选产氚材料,而其在中子辐照环境... D-T聚变堆采用氚增殖剂与中子反应生成氚来保证其燃料的"自持"。Li2O、LiAlO2、Li2ZrO3、Li2TiO3和Li4SiO4等锂陶瓷材料由于具有良好的化学稳定性、机械力学性能和产氚性能等,是聚变堆主要的候选产氚材料,而其在中子辐照环境下的各种性能和行为是氚增殖包层模块设计所关心的重要内容。本文介绍了国际上锂陶瓷产氚增殖剂的辐照实验研究概况,对材料的辐照性能(材料稳定性、热导性、离子电导性和活化性能等)、堆内/堆外产氚行为、影响氚在陶瓷材料中扩散或释放的各种因素以及近来关注较多的辐照缺陷与释氚行为的相互关系等方面进行了归纳、分析和总结,同时针对中国确定的氦冷固态球床包层模块的技术路线,提出了需要广泛而系统地开展锂陶瓷基础研究的建议,指出今后国际上氚增殖剂的研究重点是高燃耗(>10%)和高荷载破坏情况下锂陶瓷材料的辐照产氚性能以及聚变堆氚增殖包层工程条件因素,如磁场、等离子体诱发电流和中子倍增剂等对锂陶瓷小球释氚行为的影响。 展开更多

关键词 锂陶瓷氚增殖剂 产氚行为 氦冷球床包层 ITER

原文传递

CFETR氦冷固态增殖剂包层产氚性能研究及优化 被引量：5

7

作者 张宝锐 解衡 +1 位作者 郎明刚 孙倩 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1649-1655,共7页

氦冷固态增殖剂包层是中国聚变工程实验堆(CFETR)的3种候选包层概念之一。本文基于中国核工业西南物理研究院提出的一种氦冷固态增殖剂包层概念,通过蒙特卡罗输运程序MCNP5建立了包层三维中子学模型,探究了不同几何布置方案及结构设计... 氦冷固态增殖剂包层是中国聚变工程实验堆(CFETR)的3种候选包层概念之一。本文基于中国核工业西南物理研究院提出的一种氦冷固态增殖剂包层概念,通过蒙特卡罗输运程序MCNP5建立了包层三维中子学模型,探究了不同几何布置方案及结构设计参数对包层产氚性能的影响,得到了全堆氚增殖比(TBR)及极向各包层模块产氚分布,并由优化后的模型得到了包层模块核热分布。结果表明,优化后的TBR达到1.177,满足氚自持的最低要求。 展开更多

关键词 CFETR 氦冷固态增殖剂包层 TBR

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ITER实验包层模块初步设计(英文) 被引量：2

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作者 冯开明 张国书 +6 位作者 王晓宇 胡刚 袁涛 陈志 栗再新 赵周 李增强 《原子核物理评论》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期96-100,共5页

中国国际热核聚变实验堆(ITER)氦冷固态氚增殖剂实验包层模块(CHITER HC-SB TBM)设计已经完成。给出了HC-SB TBM的总体设计、性能分析和相关辅助系统的设计。HC-SB TBM氚增殖区的设计采用BOT概念,锂陶瓷做氚增殖剂,氦气做冷却剂和载氚介... 中国国际热核聚变实验堆(ITER)氦冷固态氚增殖剂实验包层模块(CHITER HC-SB TBM)设计已经完成。给出了HC-SB TBM的总体设计、性能分析和相关辅助系统的设计。HC-SB TBM氚增殖区的设计采用BOT概念,锂陶瓷做氚增殖剂,氦气做冷却剂和载氚介质,铁素体马氏体钢做结构材料,铍做中子倍增材料。设计和分析结果表明,所提出的设计具有高氚增殖率、结构简单和工程上可行的特点。 展开更多

关键词 国际热核聚变实验堆 实验包层模块 氦冷固态氚增殖剂包层 实验包层模块

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CFETR氦冷固态包层及其辅助系统动态氚输运分析 被引量：1

9

作者 李茹烟 王晓宇 +1 位作者 王俊 张龙 《核化学与放射化学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期212-222,共11页

实现氚自持、建立完整的氚循环系统并保证氚安全是中国聚变工程实验堆(CFETR)的主要目标之一。在CFETR氦冷固态包层及其辅助系统设计过程中,需对系统级氚输运行为进行详细分析,包括氚滞留量、释放量、浓度的动态变化等。基于已建立的动... 实现氚自持、建立完整的氚循环系统并保证氚安全是中国聚变工程实验堆(CFETR)的主要目标之一。在CFETR氦冷固态包层及其辅助系统设计过程中,需对系统级氚输运行为进行详细分析,包括氚滞留量、释放量、浓度的动态变化等。基于已建立的动态氚分析程序TriSim-Dynamic,在此基础上进行修改完善,利用该程序对CFETR氦冷固态包层及其辅助系统氚动态输运进行分析模拟,得到了冷却剂及提氚吹扫气中氚浓度、氚分压,管壁及结构材料中氚盘存量,氚通过包层结构材料和辅助系统管壁向真空室、水冷系统及建筑的渗透通量动态变化,并将其稳态值与已进行基准校核的稳态氚分析程序TriSim-SA及理论解析解进行比较,以初步验证分析结果的准确性,数据结果也对CFETR氚安全分析提供了一定的参考。 展开更多

关键词 CFETR 氦冷固态包层 动态 氚分析

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聚变堆氦冷固态增殖包层中子学分析 被引量：1

10

作者 贾小波 杨永伟 +1 位作者 周志伟 经荥清 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期2073-2076,共4页

聚变堆固态包层框架下,针对初步设计的聚变堆氦冷固态包层进行了中子学分析。选择增殖区的氚增殖剂和中子倍增剂分层分布方案,建立了20°对称D型轮胎环全堆计算模型,对聚变中子源分布离散化处理。借助M on te-C arlo粒子输运程序M ... 聚变堆固态包层框架下,针对初步设计的聚变堆氦冷固态包层进行了中子学分析。选择增殖区的氚增殖剂和中子倍增剂分层分布方案,建立了20°对称D型轮胎环全堆计算模型,对聚变中子源分布离散化处理。借助M on te-C arlo粒子输运程序M CNP对聚变堆包层的氚增殖性能和核热功率进行了计算。结果表明,堆总体氚增殖率达到1.247,核热密度峰值在赤道包层模块,能够实现聚变堆运行的氚自持条件。 展开更多

关键词 聚变堆 氟冷固态包层 氚自持 氚增殖率

原文传递

基于离散元方法的氦冷陶瓷增殖包层球床压缩性能研究

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作者 王开松 杨皓 +1 位作者 汪键 雷明准 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期295-300,共6页

基于开源离散元软件LIGGGHTS-PUBLIC对不同破碎率的Li_(4)SiO_(4)球床进行了单轴压缩试验模拟以研究球床的压缩性能。计算结果表明,在相同的球床应变下,球床应力随着破碎颗粒数量的增大而减小。球床破碎率和恢复系数共同影响球床的整体... 基于开源离散元软件LIGGGHTS-PUBLIC对不同破碎率的Li_(4)SiO_(4)球床进行了单轴压缩试验模拟以研究球床的压缩性能。计算结果表明,在相同的球床应变下,球床应力随着破碎颗粒数量的增大而减小。球床破碎率和恢复系数共同影响球床的整体强度。在球床应变整体较小时,球床平均填充率随球床应变的增大呈线性增大。球床平均配位数随球床应变的增大而增大,并随球床破碎率的增大而减小。 展开更多

关键词 氦冷陶瓷增殖包层 离散元方法 压缩性能 单轴压缩分析 球床

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