受控核聚變提供了一種潛在的、取之不盡的清潔能源,是解決人類未來能源問題的主要選擇。在磁約束托卡馬克裝置中,其第一壁部件尤為關(guān)鍵。液態(tài)鋰能夠承受很高的中子通量和表面熱負(fù)荷,可以顯著改善等離子體性能,是未來聚變堆面向等離子體第一壁發(fā)展的可能重要途徑。但是,在托卡馬克裝置中大規(guī)模應(yīng)用液態(tài)鋰也存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn),液態(tài)鋰與冷卻劑的相互作用是決定聚變反應(yīng)堆液態(tài)鋰應(yīng)用安全性和可靠性的關(guān)鍵因素。由于高溫液態(tài)鋰與冷卻劑相互作用過程復(fù)雜,關(guān)鍵物理過程及爆炸機(jī)理尚不明確,相互作用過程中的能量轉(zhuǎn)化模型尚未建立,極大的制約了相關(guān)事故后果的分析評(píng)估。本文通過實(shí)驗(yàn)研究與理論分析相結(jié)合的方法,從安全設(shè)計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)分析的角度,研究聚變裝置事故情況下液態(tài)鋰與冷卻劑的相互作用,為流動(dòng)液態(tài)鋰應(yīng)用的安全分析、事故預(yù)防及運(yùn)行控制提供科學(xué)依據(jù),主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論包括:(1)開展了鋰液滴與冷卻劑相互作用可視化實(shí)驗(yàn),相互作用的典型現(xiàn)象包括爆炸壓力峰值和化學(xué)反應(yīng)壓力峰值兩個(gè)壓力峰值,爆炸作用沖擊波形成的機(jī)械載荷是裝置結(jié)構(gòu)完整性的重要威脅。實(shí)驗(yàn)研究了液態(tài)鋰初始溫度、冷卻劑初始溫度及液態(tài)鋰初始質(zhì)量等關(guān)鍵因素的影響,結(jié)果表明當(dāng)液態(tài)鋰的初始溫度等于...

【文章頁數(shù)】：160 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號(hào)對(duì)照表
主要縮寫對(duì)照表
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 液態(tài)鋰在聚變裝置中的應(yīng)用
    1.2 液態(tài)金屬與冷卻劑相互作用研究現(xiàn)狀
        1.2.1 液態(tài)鋰與冷卻劑相互作用研究
        1.2.2 堿金屬與冷卻劑相互作用研究
        1.2.3 熔融金屬熱細(xì)�；芯�
        1.2.4 小結(jié)
    1.3 本文研究目標(biāo)與內(nèi)容
        1.3.1 研究目標(biāo)
        1.3.2 研究?jī)?nèi)容
        1.3.3 技術(shù)路線
第二章 鋰液滴與冷卻劑相互作用實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)
    2.1 概述
    2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置本體設(shè)計(jì)
        2.2.2 高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
        2.2.3 安全防護(hù)措施
        2.2.4 其它輔助設(shè)施
    2.3 實(shí)驗(yàn)步驟與工況
        2.3.1 實(shí)驗(yàn)操作步驟
        2.3.2 實(shí)驗(yàn)工況制定
    2.4 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與數(shù)據(jù)處理
        2.4.1 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀測(cè)
        2.4.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
    2.5 實(shí)驗(yàn)誤差分析
    2.6 本章小結(jié)
第三章 鋰液滴與冷卻劑相互作用實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 概述
    3.2 固態(tài)鋰與冷卻劑相互作用實(shí)驗(yàn)研究
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果
        3.2.2 典型特征分析
    3.3 鋰液滴與冷卻劑相互作用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
        3.3.1 典型現(xiàn)象描述
        3.3.2 壓力峰特征分析
    3.4 鋰液滴與冷卻劑相互作用影響因素分析
        3.4.1 液態(tài)鋰初始溫度影響分析
        3.4.2 冷卻劑初始溫度影響分析
        3.4.3 液態(tài)鋰初始質(zhì)量影響分析
    3.5 鋰液滴與冷卻劑相互作用爆炸機(jī)理分析
        3.5.1 細(xì)�；F(xiàn)象分析
        3.5.2 爆炸作用判斷圖譜
    3.6 本章小結(jié)
第四章 鋰液滴與冷卻劑相互作用爆炸強(qiáng)度分析
    4.1 概述
    4.2 基于爆炸沖擊波的壓力分析
        4.2.1 沖擊波公式分析
        4.2.2 經(jīng)驗(yàn)公式擬合
        4.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果比對(duì)
    4.3 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的壓力分析
        4.3.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
        4.3.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練
        4.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果比對(duì)
    4.4 遺傳算法優(yōu)化后的壓力分析
        4.4.1 遺傳算法框架
        4.4.2 遺傳算法配置
        4.4.3 結(jié)果分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 鋰液滴細(xì)�；瘷C(jī)理及機(jī)械能釋放模型研究
    5.1 概述
    5.2 粗混合理論分析
        5.2.1 粗混合過程分析
        5.2.2 機(jī)械能轉(zhuǎn)化率分析
    5.3 鋰液滴細(xì)粒化過程分析
        5.3.1 化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣
        5.3.2 細(xì)�；瘷C(jī)理分析
    5.4 機(jī)械能釋放及壓力峰值計(jì)算
        5.4.1 機(jī)械能釋放分析
        5.4.2 壓力峰值計(jì)算
    5.5 鋰液滴實(shí)驗(yàn)壓力峰值對(duì)比分析
        5.5.1 不同液態(tài)鋰初始溫度作用
        5.5.2 不同液態(tài)鋰初始質(zhì)量作用
        5.5.3 不同冷卻劑初始溫度作用
    5.6 本章小結(jié)
第六章 鋰液柱與冷卻劑相互作用驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
    6.1 概述
    6.2 鋰液柱與冷卻劑相互作用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        6.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)
        6.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟與工況
    6.3 鋰液柱與冷卻劑相互作用影響因素分析
        6.3.1 液態(tài)鋰初始質(zhì)量影響分析
        6.3.2 液態(tài)鋰初始溫度影響分析
        6.3.3 冷卻劑初始溫度影響分析
        6.3.4 影響因素疊加的影響分析
    6.4 氫氣產(chǎn)生規(guī)律分析
        6.4.1 氫氣濃度分析
        6.4.2 產(chǎn)氫速率分析
    6.5 機(jī)理模型驗(yàn)證分析
        6.5.1 爆炸過程對(duì)比分析
        6.5.2 模型與實(shí)驗(yàn)比對(duì)
    6.6 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 論文研究結(jié)論
    7.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文



本文編號(hào)：3785993