【摘要】：中國聚變工程實驗堆(China Fusion Engineering Test Reactor, CFETR)是我國正在自主設(shè)計建造的第一個能夠?qū)崿F(xiàn)氚自持的聚變反應(yīng)堆。其產(chǎn)氚包層在堆內(nèi)面臨著強輻射場以及極高溫度的考驗,因此產(chǎn)氚包層的設(shè)計中,中子學(xué)特性分析以及活化分析是非常重要的,這對產(chǎn)氚包層能充分發(fā)揮其產(chǎn)氚、傳遞熱的功能以及保證工作人員的安全具有重大的意義。本課題中基于中國磁約束聚變堆總體設(shè)計組對CFETR目前初步完成的設(shè)計方案,在蒙特卡洛程序MCNPX中建立了簡化的產(chǎn)氚包層的二維模型以供中子學(xué)問題研究。分區(qū)作均勻化處理后,整個模型呈偏橢圓截面環(huán)套結(jié)構(gòu)；堆芯采用氘-氚聚變高斯譜的分層均勻中子源,中子輸運數(shù)據(jù)庫采用FENDL2.0。在活化計算部分中,活化計算程序FISPACT-2007的數(shù)據(jù)庫采用的是EAF-2007;結(jié)構(gòu)材料為低活化鐵素體鋼,氚增殖劑和冷卻劑分別為Li4Si04和高壓氦氣。運用蒙特卡洛程序MCNPX以及歐洲活化計算程序FISPACT,以CFETR氦冷固態(tài)氚增殖包層為計算對象,對其進行了中子輸運計算和活化計算,分析了氚增殖率和核熱沉積等中子學(xué)特性問題,計算了CFETR滿功率運行時產(chǎn)氚包層各分區(qū)的核熱功率,以及在高能中子的照射下活化產(chǎn)物的放射性活度以及停堆劑量率,評估了屏蔽層的屏蔽效果。計算結(jié)果表明：CFETR在滿功率運行一年后停堆,停堆時的包層總活度為6.61x1019Bq,停堆十年后總活度降為7.98x1018Bq,為剛停堆時總活度的12.1%。氚增殖材料、中子倍增劑量以及結(jié)構(gòu)材料達到遠程操作的要求分別要冷卻2.6年、25.2年、46.4年。結(jié)果顯示：CFETR包層設(shè)計不存在突出的安全問題,從屏蔽層的初步效果模擬來看,內(nèi)增殖包層的結(jié)構(gòu)需要調(diào)整,其屏蔽層對于中子的屏蔽設(shè)計還需要做出進一步的優(yōu)化。計算結(jié)果可為包層的優(yōu)化設(shè)計和后續(xù)工作提供重要的理論參考依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TL64

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本文編號：2673723