聚變能是人類未來(lái)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略能源方案。國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)的建造,標(biāo)志著這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入關(guān)鍵性的實(shí)施階段。示范聚變堆DEMO是從ITER到下個(gè)階段的目標(biāo)。從ITER計(jì)劃到DEMO聚變堆過(guò)程中最關(guān)鍵的技術(shù)就是包層模塊的開(kāi)發(fā),它的主要功能是氚增殖并將高熱量傳遞出來(lái)。本論文就是針對(duì)中國(guó)DEMO包層概念設(shè)計(jì)進(jìn)行了中子學(xué)、熱工水力分析和流動(dòng)傳熱研究。本文在現(xiàn)有的中國(guó)ITER包層的基礎(chǔ)上提出DEMO包層模塊的概念設(shè)計(jì),并對(duì)各關(guān)鍵包層部件進(jìn)行三維建模。對(duì)聚變堆和包層模塊進(jìn)行中子學(xué)分析,并在此基礎(chǔ)上對(duì)包層模塊的尺寸,內(nèi)部材料比例(主要是氚增殖劑和中子倍增劑),第一壁厚度,對(duì)氚增比的影響進(jìn)行了研究,并選取了合理的優(yōu)化方案。在完成中子學(xué)分析后,以此為基礎(chǔ)對(duì)包層模塊進(jìn)行熱工水力分析。首先對(duì)后集板計(jì)算分析發(fā)現(xiàn)第一壁的進(jìn)口流量分布并不均勻,通過(guò)內(nèi)置肋板的方式有效地改善了均勻性。然后研究了進(jìn)口流量對(duì)第一壁冷卻效果的影響,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的進(jìn)口流量不能滿足冷卻要求,需要加大進(jìn)口流量。針對(duì)最高溫度出現(xiàn)在拐彎處的外側(cè),對(duì)拐彎處的流道進(jìn)行了漸縮處理,減少了拐彎處的熱聚集。另外還通過(guò)把環(huán)向流道更換成縱向流道,也可以有...

【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 聚變能發(fā)展歷程
    1.2 磁約束核聚變與ITER計(jì)劃
    1.3 DEMO示范堆與包層技術(shù)
    1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容
2 DEMO包層中子學(xué)計(jì)算及分析
    2.1 DEMO包層概念設(shè)計(jì)與建模
    2.2 多物理場(chǎng)耦合計(jì)算
    2.3 包層模塊中子學(xué)計(jì)算
    2.4 本章小結(jié)
3 包層內(nèi)流道熱工水力分析
    3.1 第一壁內(nèi)流道流量分配優(yōu)化
    3.2 第一壁內(nèi)流道流動(dòng)傳熱計(jì)算
    3.3 局部流道優(yōu)化計(jì)算分析
    3.4 第一壁縱向優(yōu)化布置
    3.5 本章小結(jié)
4 第一壁換熱性能實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 臺(tái)架設(shè)計(jì)方案與原理
    4.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)架各組成部件
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    4.4 模擬結(jié)果對(duì)比分析
    4.5 本章小結(jié)
5 增值球床熱導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 Li₄SiO₄陶瓷顆粒
    5.2 球床熱導(dǎo)率測(cè)量方案及實(shí)驗(yàn)裝置
    5.3 實(shí)驗(yàn)工況及數(shù)據(jù)處理
    5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    5.5 本章小結(jié)
6 全文工作總結(jié)與展望
    6.1 全文工作總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄1：研究生期間發(fā)表的論文



本文編號(hào)：3739323