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Z-FFR第一壁瞬態(tài)動力學響應研究

發(fā)布時間:2024-06-28 02:46
  Z箍縮驅(qū)動聚變-裂變混合能源堆(Z-FFR)是利用Z箍縮產(chǎn)生的大量高能中子驅(qū)動次臨界裂變堆而釋放能量,產(chǎn)生的a離子能量將在小于數(shù)個毫秒的時間尺度內(nèi)沉積在靶室內(nèi)部。聚變靶室內(nèi)能量沉積在第一壁表面將帶來材料表面的燒蝕等熱學效應,以及熱激波和熱應力等力學效應進而可能產(chǎn)生屈服、斷裂、層裂等材料和結(jié)構(gòu)響應。周期性應力長期作用可能產(chǎn)生的疲勞效應等對第一壁結(jié)構(gòu)壽命和結(jié)構(gòu)強度有顯著影響。本文利用ANSYS程序,通過有限元分析方法建立第一壁模型,對第一壁在表面瞬態(tài)熱流加載下的熱-力學瞬態(tài)響應分析進行模擬。在單次瞬態(tài)脈沖熱流加載下,熱流沖擊能量主要集中在第一壁表面鎢層部分,最大溫度出現(xiàn)在第一壁表面鎢層為409℃,溫升幅值為86℃。表面鎢層最大溫度低于鎢材料的再結(jié)晶溫度(1300℃),隨著深度增加溫度逐漸降低。在0.1Hz的頻率加載下第一壁表面鎢層溫升只占整個周期較小一部分,周期性加載不會導致第一壁溫度累積效應。第一壁熱應力主要分布在溫度梯度較大的區(qū)域,鎢層表面最大Vonmises應力為140MPa,沿著深度方向溫升幅值越低應力也越小,鎢層最大應力及應變均處于彈性應變區(qū)域,沒有超過鎢材料的屈服強度。切向應力...

【文章頁數(shù)】:69 頁

【學位級別】:碩士

【部分圖文】:

圖1.1?Z-FFR總體結(jié)構(gòu)示意圖??

圖1.1?Z-FFR總體結(jié)構(gòu)示意圖??

管塊狀天然鈾合金作為燃料,輕水作冷卻劑兼慢化劑,所產(chǎn)生的長壽命高放核素也比較??少,后處理只需要通過簡便干法去除裂變氣體,燃料即可重新利用。??如圖1.1所示,Z-FFR總體結(jié)構(gòu)[3,4]主要由Z箍縮慣性約束聚變堆芯,次臨界能源包??層及能量輸出系統(tǒng),產(chǎn)氚包層及氘氚循環(huán)系統(tǒng)三大部....


圖1.1?Z-FFR總體結(jié)構(gòu)示意圖??

圖1.1?Z-FFR總體結(jié)構(gòu)示意圖??

??Z箍縮驅(qū)動聚變裂變混合堆工作的基本物理原理如圖1.2所示,堆芯通過電磁內(nèi)爆??驅(qū)動DT靶聚變反應,提供14MeV高能中子源,與次臨界包層中的U-238發(fā)生裂變反??應。后者衰變產(chǎn)生的Pu-239在熱中子作用下進一步裂變,從而釋放巨大能量并輸出大??量中子,裂變能量以熱的形式被....


圖3.1第一壁有限元分析模型??

圖3.1第一壁有限元分析模型??

熱沖擊過程展開數(shù)值模擬。??3.1模型建立??參考實際的Z-FFR第一壁模塊,第一壁有限元分析計算模型如圖3.1所示。采用一??維軸對稱模型,利用ANSYS程序進行分析。第一壁表面由0.2?mm鶴層和5?mm鋯合??金基底組成,鎢層表面設(shè)定為自由邊界,并假定其應力-應變曲線處于彈....


圖3.2?Z-FFR靶室內(nèi)部防護思路??改變靶室內(nèi)部參數(shù)設(shè)計,第一壁表面熱流加載峰值也隨之改變

圖3.2?Z-FFR靶室內(nèi)部防護思路??改變靶室內(nèi)部參數(shù)設(shè)計,第一壁表面熱流加載峰值也隨之改變

計算結(jié)果具有網(wǎng)格無關(guān)性。??3.2加載條件??Z-FFR聚變靶室[35]結(jié)構(gòu)如圖3.2所示,Z-FHI聚變靶室內(nèi)部通過引入可更換傳輸線??(RTL)、薄殼層防護層(shell)和Ar緩沖氣體可以吸收全部的聚變X射線和離子??能量,通過能譜改造和能量吸收將其轉(zhuǎn)化為強度峰值較弱、作用....



本文編號:3996323

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