ITER中國氦冷固態(tài)增殖劑實(shí)驗(yàn)包層模塊中子學(xué)設(shè)計(jì).pdf

1、世界上第一座國際熱核實(shí)驗(yàn)堆（International Thermonuclear ExperimentalReactor，ITER）的目標(biāo)是建造一個(gè)可自持燃燒的托卡馬克實(shí)驗(yàn)聚變堆，以驗(yàn)證熱核聚變能的科學(xué)和工程可行性，并對應(yīng)用核聚變能所需的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)包層模塊（Test Blanket Module，TBM）是將在ITER 裝置上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵部件，是驗(yàn)證DEMO 聚變堆包層技術(shù)的重要實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。由于TBM 將承受極強(qiáng)

2、中子輻照，TBM中的大量問題都與中子學(xué)相關(guān)，所以中子學(xué)計(jì)算在TBM 設(shè)計(jì)中非常重要。 論文以TBM中子學(xué)設(shè)計(jì)為目標(biāo)，簡要介紹了ITER 計(jì)劃的歷史和氦冷固態(tài)增殖劑實(shí)驗(yàn)包層模塊（HC-SB TBM）。以ITER中國氦冷固態(tài)氚增殖劑實(shí)驗(yàn)包層模塊（CH HC-SB TBM）設(shè)計(jì)描述報(bào)告（DDD）中的實(shí)驗(yàn)包層模型作為研究對象，利用中子學(xué)輸運(yùn)計(jì)算程序ONEDANT、TWODANT，完成了CH HC-SB TBM的一維和二維中子學(xué)初步設(shè)計(jì)，

3、得到了相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)、基本幾何布置、材料成分等。在此基礎(chǔ)上，對不同的一維、二維計(jì)算模型進(jìn)行了計(jì)算和比較。論文運(yùn)用一維中子學(xué)計(jì)算程序ONEDANT對設(shè)計(jì)描述報(bào)告中的中子學(xué)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了優(yōu)化，并給出最終的優(yōu)化方案。通過計(jì)算和分析，得出如下結(jié)論： 1. 在聚變堆中子學(xué)的設(shè)計(jì)中，一維計(jì)算程序ONEDANT 可以方便地描述系統(tǒng)徑向幾何，計(jì)算快捷，在方案篩選和定性比較方面是合適的。二維計(jì)算程序TWODANT 可以更真實(shí)地描述象托卡馬克裝置這樣

4、極其復(fù)雜的幾何位形，因而得到的計(jì)算的結(jié)果更加真實(shí)可靠。 2. 在中子壁負(fù)載為0.78MW/m2，TBM為1/4 ITER 實(shí)驗(yàn)窗口大小的情況下，得到一維的TBR=1.15，最大功率密度是8.9MW/m3，氚產(chǎn)生率為2 10 07 . 2 ? × g/d。二維的TBR=1.03，最大功率密度為7.9MW/m3，氚產(chǎn)生率為2 10 85 . 1 ? × g/d。這些設(shè)計(jì)參數(shù)基本滿足中子學(xué)設(shè)計(jì)要求。 3.提出了不同包層的中子學(xué)