散裂靶是加速器驅(qū)動的次臨界系統(tǒng)（ADS）中的關(guān)鍵耦合部件,決定著整體系統(tǒng)的功率水平,并維持著系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。液態(tài)金屬無窗散裂靶（簡稱無窗靶）在熱輸運(yùn)性能方面具有潛在的優(yōu)勢,是適用于ADS的更為先進(jìn)的候選靶型。無窗靶自由液面的形成方式影響著靶件內(nèi)部的流場分布特性,進(jìn)而決定了靶系統(tǒng)的功率水平。上旋式液態(tài)金屬無窗散裂靶（簡稱上旋靶,UST）是一種新型的ADS無窗靶概念設(shè)計,它使用一個固定式葉輪產(chǎn)生上旋流,上旋流在離心作用下向外噴散而形成自由液面。本論文工作使用計算機(jī)輔助設(shè)計建模和計算流體力學(xué)分析相結(jié)合、數(shù)值模擬和實(shí)驗驗證相結(jié)合的研究方法,主要開展了新型上旋靶的模擬設(shè)計與熱工流體特性研究。通過研究上旋靶結(jié)構(gòu)型式和結(jié)構(gòu)參數(shù)對自由液面下方滯止區(qū)的調(diào)控作用,確定了上旋靶優(yōu)選靶型結(jié)構(gòu)及參數(shù),最終建立了優(yōu)化設(shè)計靶型。相比于初始靶型,優(yōu)化靶型具有更小的滯止區(qū)及更好的熱輸運(yùn)性能。論文的主要研究內(nèi)容如下:1、研究了上旋靶各功能段結(jié)構(gòu)參數(shù)對靶件內(nèi)部流場分布和滯止區(qū)分布的調(diào)控作用。針對起旋葉輪的分析表明,起旋葉輪對上旋靶流場分布的調(diào)控作用非常顯著,葉輪中軸主要為導(dǎo)流作用,葉輪葉片主要為起旋作用。針對過渡段的... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院近代物理研究所)甘肅省

【文章頁數(shù)】：135 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

核廢料“分離-嬗變”閉式循環(huán)策略Figure1.1Closedcyclestrategyofnuclearwastesbasedonpartitioningandtransmutation

??吣芮苛髦首郵?韃⒑浠靼脅牧喜??高能散裂中子，驅(qū)動并維持次臨界反應(yīng)堆運(yùn)行，可以嬗變長壽命、高放射性核素，而且具有固有安全性。國際經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織核能署的研究和評估認(rèn)為，ADS具有更硬的中子能譜、更高的中子產(chǎn)額，因此ADS比快堆嬗變核廢料的能力更強(qiáng)，焚燒核廢料更徹底[16]。從核能可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略地位看，快堆側(cè)重于核燃料增殖，ADS側(cè)重于核廢料嬗變。過去幾十年的研究表明，ADS具有固有安全性、強(qiáng)大的嬗變能力、良好的中子經(jīng)濟(jì)性，被國際科學(xué)界公認(rèn)為最有前景和最有潛力的核廢料處置技術(shù)途徑[17-19]。圖1.2ADS原理示意圖Figure1.2SchematicdiagramofADS

第1章緒論7圖1.3加拿大ING項目散裂靶概念設(shè)計Figure1.3SpallationtargetconceptualdesignofINGprojectinCanada該方案采用液態(tài)Pb-Bi合金作為工質(zhì)，從靶段頂部側(cè)面進(jìn)入后向下流動，通過環(huán)形噴口后在壁面上形成液膜，流動到靶段中心處匯聚形成靶面，隨后整體從底部出口流出。質(zhì)子束從靶段頂部引入，垂直射入靶面并轟擊下方的液態(tài)Pb-Bi而產(chǎn)生散裂中子。靶段頂部的束流管道直接與真空系統(tǒng)相連，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部的真空狀態(tài)。靶體周圍有D2O慢化劑。該靶型為世界上首次提出的無窗靶方案，雖然項目并未推進(jìn)到實(shí)施階段，但是為后續(xù)設(shè)計提供了一種參考模式。在此后十幾年時間內(nèi)，國際上再無液態(tài)靶方案提出。直到1981年，以開發(fā)固態(tài)靶件為主的德國SNQ項目在一份技術(shù)報告中提出了三種備用的液態(tài)無窗靶方案，如圖1.4所示[43]：圖1.4SNQ項目靶件備用方案Figure1.4AlternativetargetdesignschemeofSNQproject

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]ADS散裂靶中子學(xué)分析與設(shè)計優(yōu)化[D]. 趙子甲.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014

碩士論文
[1]ADS液態(tài)無窗散裂靶件水力實(shí)驗和數(shù)值研究[D]. 胡晨.上海交通大學(xué) 2013
[2]ADS無窗散裂靶件模擬實(shí)驗與數(shù)值研究[D]. 蘇冠宇.上海交通大學(xué) 2012



本文編號：3305260