增殖包層是實現(xiàn)聚變堆燃料自持的關(guān)鍵功能載體。它具有包容等離子體、沉積并轉(zhuǎn)換聚變能量、增殖聚變?nèi)剂想耙约拜椛淦帘蔚淖饔谩Ｖ袊谔岢鼍圩児こ虒嶒灦眩–FETR）概念設(shè)計的同時也在研發(fā)適用于CFETR的增殖包層。氦冷固態(tài)陶瓷氚增殖劑包層具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、材料相容性好和無液態(tài)金屬磁流體動力學(xué)（MHD）效應(yīng)的優(yōu)點而被國際上廣泛研究。包層結(jié)構(gòu)中的第一壁（FW）承受來自堆芯等離子體的熱輻射和中子轟擊,所處環(huán)境極其嚴酷,是包層中的重要安全部件。本文基于一種氦冷固態(tài)包層概念設(shè)計,對包層中FW部件進行熱工結(jié)構(gòu)性能分析,并優(yōu)化第一壁冷卻劑流道結(jié)構(gòu),研究FW在事故中的安全特性。首先對氦冷固態(tài)包層第一壁進行數(shù)值建模,開展了單向流固耦合的熱-機械性能分析。在確保網(wǎng)格獨立性和質(zhì)量的前提下,計算正常工況下FW的溫度分布和應(yīng)力分布。分析結(jié)果顯示,正常設(shè)計工況下第一壁最高溫度略超出材料溫度限值；總應(yīng)力滿足ITER結(jié)構(gòu)設(shè)計準則SDC準則評價3Sm限值的要求,但熱應(yīng)力超出規(guī)定的限值,需要進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化以降低熱應(yīng)力。冷卻劑流道結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要考慮了三種因素：冷卻劑流道截面幾何大小、相鄰流道間距和流道倒圓角半徑。另外為了解決彎管處應(yīng)力集中... 

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

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

ITER主體裝置以及我國承制部件示意圖

圖1.2 CFETR概念設(shè)計主機示意圖R主體裝置如圖1.2所示，包括真空容器及內(nèi)部組件、真空杜瓦、系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)。其中，雙層真空室是托卡馬克反應(yīng)堆的核心部包容著等離子體，以及增殖包層、偏濾器等功能組件。磁體系

1.1.2包層的功能與分類包層在聚變堆真空器壁內(nèi)緊密排列，如圖1.3所示。其主要功能是增殖燃料氣、轉(zhuǎn)換能量和福射屏蔽。氖氣等離子體在真空室內(nèi)發(fā)生聚變反應(yīng)，產(chǎn)生中子和a粒子。根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能公式：W=rnc2，反應(yīng)前后質(zhì)量之差轉(zhuǎn)化成17.6MeV的動能。根據(jù)動量守恒定律，在反應(yīng)物中，中子質(zhì)量比a粒子小4倍，故其攜帶的能量就是a粒子的4倍，即(X粒子的動能為3.5MeV，中子動能為M.lMeV。a粒子的能量用來對等離子體進一步加熱，而在中子經(jīng)過包層時，會與輕核和中等質(zhì)量的核發(fā)生碰撞或核反應(yīng)

【參考文獻】：
期刊論文
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