離子回旋加熱是用以維持聚變堆實(shí)現(xiàn)長脈沖、高功率穩(wěn)態(tài)運(yùn)行重要的加熱手段之一。中國聚變工程試驗(yàn)堆（China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR）的離子回旋加熱天線將經(jīng)由一個(gè)上窗口引入,其天線發(fā)射前端將占據(jù)一個(gè)包層的位置。由于天線直接面對(duì)等離子體,受高通量中子輻照,因此需要評(píng)估天線的輻照損傷;另外,天線內(nèi)部存在大量空隙,造成中子泄漏,對(duì)后部真空室、線圈等部件造成輻照影響,因此需要評(píng)估其屏蔽性能,支撐屏蔽設(shè)計(jì)�；�22.5°扇段的水冷包層CFETR模型,用cosMCNP軟件將CAD模型轉(zhuǎn)為中子學(xué)模型,使用MCNP5粒子輸運(yùn)程序和FENDL-2.1數(shù)據(jù)庫,通過全局減方差（Global Variance Reduction,GVR）"onthe-fly"減方差方法,開展離子回旋加熱天線核分析。計(jì)算了天線主要部件輻照損傷和核響應(yīng),包括中子通量、平均原子離位（Displacement Per Atom,DPA）、氣體產(chǎn)生率和核熱密度等,為后續(xù)天線冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和壽命評(píng)估提供數(shù)據(jù);獲得引入天線后相應(yīng)位置的真空室、窗口以及縱場線圈的中子輻照損傷,以評(píng)估屏蔽是否滿足... 

【文章來源】：核技術(shù). 2020,43(11)北大核心

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【部分圖文】：

天線引入位置Fig.1Thepositionofantenna為熱沉

軸的直線段后，這是由于波導(dǎo)的彎折會(huì)阻礙一部分中子。相同編號(hào)的內(nèi)外導(dǎo)核熱密度衰減基本一致，圖中靠外側(cè)的曲線對(duì)應(yīng)圖5中的5~8#波導(dǎo)，根據(jù)編號(hào)，5~8#的波導(dǎo)位于外側(cè)，總長度比1~4#長850mm左右，故圖中5~8#波導(dǎo)的大幅下降所對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)離背板距離大于1~4#，但衰減幅度和趨勢相同。圖5天線波導(dǎo)簡化后幾何結(jié)構(gòu)和編號(hào)(a)內(nèi)導(dǎo)水冷結(jié)構(gòu)，(b)波導(dǎo)編號(hào)Fig.5Waveguidestructureaftersimplificationandthecorrespondingnumbering(a)Coolingwaterofinner-waveguide,(b)Numberofwaveguide圖6ICRF天線引入22.5°扇段CFETR中子學(xué)模型Fig.6NeutronicmodelofICRFantennaintroducedtoone22.5°CFETRsector圖7上窗口區(qū)域中子通量分布Fig.7Neutronfluxdistributioninupperport

伍秋染等：CFETR離子回旋加熱天線中子學(xué)分析110603-3為熱沉，基板為SS316L鋼材料且內(nèi)通水冷。背板同樣選用SS316L材料，內(nèi)通水冷。同軸傳輸線由內(nèi)導(dǎo)（Inner-waveguide）和外導(dǎo)（Out-waveguide）組成，如圖3所示，壁厚均為3mm，其中內(nèi)外導(dǎo)的內(nèi)徑分別為94mm和230mm，均為SS316L材料。外導(dǎo)采用單層管和法蘭組焊件構(gòu)成，其水冷選用雙螺旋管布置在導(dǎo)體外表面；內(nèi)導(dǎo)同樣為單層管，為補(bǔ)償其受熱的變形量，采用插拔鏈接方式，冷卻方式為內(nèi)通冷卻水，且其水冷通道與電流帶貫通。1.2計(jì)算中子學(xué)模型為將上述ICRF天線模型集成到CFETR扇段模型中，基于螺栓、法蘭等小部件不影響中子學(xué)計(jì)算，以及含流道部件在材料均勻化前后的整體計(jì)算結(jié)果沒有較大偏差［3］。因此為便于中子學(xué)模擬和建模，對(duì)原有的天線幾何模型主要做了如下修改和簡化，簡化后模型見圖4。1）如圖5（a）所示，在原來的結(jié)構(gòu)中，刪除外導(dǎo)外壁的冷卻水管；對(duì)內(nèi)導(dǎo)中的冷卻水進(jìn)行幾何建模，其余通水冷的結(jié)構(gòu)，法拉第屏蔽基板、電流帶、背板、冷卻水管等均填為實(shí)體，材料按體積份額做打混處理。2）忽略電流帶的銅鍍層，材料僅為SS316L鋼；將外導(dǎo)連接處的法蘭刪除，簡化內(nèi)導(dǎo)的絕緣、拔插結(jié)構(gòu)，簡化后每根內(nèi)、外導(dǎo)均為一根連續(xù)結(jié)構(gòu)，并在窗口末端截?cái)�。根�?jù)圖5（b），按1~8#對(duì)內(nèi)外導(dǎo)進(jìn)行編號(hào)，以供后續(xù)結(jié)果分析使用。3）由于波導(dǎo)主要受到由包層開口處泄露中子的輻照，因此上窗口中的包層管林刪除，僅保留并簡化其支撐結(jié)構(gòu)。4）為阻擋中子泄露，在天線周圍做了一定的屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中原本4#包層剩余部分也做屏蔽模塊處理，屏蔽材料為20%水+80%CLAM鋼［4］。1.3計(jì)?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]CFETR水冷陶瓷增殖劑包層中子學(xué)分析[J]. 李夏,馬學(xué)斌,盧棚,鄭俞,徐坤,劉松林.  核聚變與等離子體物理. 2020(03)



本文編號(hào)：3076598