水冷陶瓷增殖劑包層是中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆（CFETR）的候選包層概念之一。為滿足CFETR氚自持目標(biāo)（TBR≥1.1）,本文在中子學(xué)設(shè)計(jì)和熱工水力學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,開(kāi)展了水冷陶瓷增殖劑包層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和力學(xué)性能分析研究,驗(yàn)證了包層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性和可靠性,為包層下一步的工程設(shè)計(jì)和制造提供提供重要依據(jù)。本文采用“一次通過(guò)式”水冷陶瓷增殖劑包層概念,在包層中子學(xué)熱工耦合優(yōu)化程序一維徑向布置優(yōu)化的基礎(chǔ)上,完成了全扇段1#包層-10#包層的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。包層采用集成冷卻板結(jié)構(gòu),冷卻板流道串聯(lián)布置以實(shí)現(xiàn)冷卻劑流量均勻分配。氚吹掃系統(tǒng)采用本文提出的橫向氚吹掃方案,氚吹掃流道集成在加強(qiáng)隔板中,可以實(shí)現(xiàn)球床中氚的橫向吹掃,同時(shí)降低氚吹掃壓降�；诎鼘尤榷卧敿�(xì)結(jié)構(gòu)模型,本文采用ANSYS磁標(biāo)量法和磁矢量法分別進(jìn)行了包層靜磁場(chǎng)分析和瞬態(tài)磁場(chǎng)分析,獲得了作用于包層的磁化力和洛倫茲力,為包層多物理場(chǎng)耦合結(jié)構(gòu)分析提供載荷源項(xiàng)。包層洛倫茲力結(jié)果顯示,在等離子體垂直位移事件（VDE）下,按整塊布置的鎢鎧甲承受極大的洛倫茲力（271 kN）,建議包層采用小模塊鎢鎧甲結(jié)構(gòu),減小作用于鎢鎧甲的洛倫茲力。在獲得包層電磁載荷的基... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：121 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２?ＨＣＰＢ結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)演變（２０１３－２０１５）??ＫＩＴ于２０１５年提出的ＨＣＰＢ?ＤＥＭＯ包層的最新版本以提高包層ＴＢＲ為主??要設(shè)計(jì)目?

圖１．３?ＨＣＬＬ結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（２０１３）??ＣＥＡ?于?２０１４?年提出的?“Ａｄｖａｎｃｅｄ”?版本?ＨＣＣＬＰＰＰＴＤＥＭＯ?包層［｜４－１５］（如??圖１．４所示）以滿足ＤＥＭＯ?ＴＢＲ要求（ＴＢＲ２１．１）為優(yōu)化目標(biāo)。該包層在??“Ｏｐｔｉｍｉｓｅｄ－Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｖｅ”版本ＨＣＬＬ包層基礎(chǔ)上進(jìn)行了修改：（１）去除垂直加??強(qiáng)隔板；（２）將第一壁聯(lián)箱置于ＢＳＳ中，使包層聯(lián)箱級(jí)數(shù)由４減小到３，增加了??增殖區(qū)徑向厚度；（３）增殖單元中冷卻板的數(shù)量從３減小到２。相對(duì)于??“Ｏｐｔｉｍｉｓｅｄ－Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｖｅ”版本ＨＣＬＬ包層，該包層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)鋼用量減小，??增殖劑用量增加，使得ＴＢＲ明顯增大（ＴＢＲ＝１．１４）。包層的冷卻方案與??“Ｏｐｔｉｍｉｓｅｄ－Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｖｅ”版本ＨＣＬＬＤＥＭＯ包層基本相同，由于包層去除了垂??直加強(qiáng)隔板，新包層無(wú)需對(duì)其進(jìn)行冷卻。??ＣＥＡ于２０１５年提出的“Ａｄｖａｎｃｅｄ＋”版本ＨＣＣＬ?ＰＰＰＴ?ＤＥＭＯ包層在??“Ａｄｖａｎｃｅｄ”版本ＨＣＬＬ包層基礎(chǔ)上將去除了增殖單元冷卻板，包層只有一個(gè)??５??

度為３２５°Ｃ）作為冷卻劑，ＰｂＬｉ作為氚增殖劑和中子倍增劑，ＥＯＲＯＦＥＲ９７作為??結(jié)構(gòu)材料。??法國(guó)ＣＥＡ在２０１３年提出了“多模塊扇段”?ＷＣＬＬＤＥＭＯ包層（如圖１．５??所示），多包層模塊連接在ＢＳＳ上，構(gòu)成一個(gè)扇段。包層第一壁流道沿徑向—環(huán)??向—徑向布置。包層內(nèi)部布置有極向－徑向加強(qiáng)隔板和環(huán)向－極向加強(qiáng)隔板，構(gòu)成??ＬｉＰｂ的流道通道，可使其沿徑向—極向向上一進(jìn)行流道。呈“Ｃ形”沿徑向—??極向—徑向布置的冷卻管對(duì)增殖單元進(jìn)行冷卻。冷卻管采用雙壁結(jié)構(gòu)，可以降低??因冷卻管破裂而發(fā)生水ＰｂＬｉ反應(yīng)的概率。該包層的特色之一是第一擘和增殖區(qū)??采用兩套獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)，可保證在其中一套冷卻系統(tǒng)失效的情況下，另一套冷??卻系統(tǒng)可對(duì)包層予以冷卻。包層采用“集成式”聯(lián)箱，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。ＷＣＬＬ包層由??于ＬｉＰｂ在低于結(jié)構(gòu)鋼許用溫度（５５０?°Ｃ）下工作，其內(nèi)部加強(qiáng)隔板和擋板均不??需布置冷卻流道

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Updated neutronics analyses of a water cooled ceramic breeder blanket for the CFETR[J]. 張小康,劉松林,李夏,祝慶軍,李佳.  Plasma Science and Technology. 2017(11)

碩士論文
[1]功能梯度材料壓力容器熱力耦合應(yīng)力分析[D]. 高淑娟.大連理工大學(xué) 2013



本文編號(hào)：2956429