熔鹽包層的設(shè)計(jì)與中子學(xué)計(jì)算分析.pdf

1、中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆(CFETR)是一個(gè)全超導(dǎo)托克馬克反應(yīng)堆，作為中國(guó)的下一代聚變裝置，對(duì)其展開(kāi)研究對(duì)中國(guó)聚變能走向商業(yè)應(yīng)用具有重大意義。包層是聚變堆的關(guān)鍵之一，其主要功能是實(shí)現(xiàn)氚的增殖。本文在調(diào)研國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了CFETR熔鹽包層概念，并對(duì)其展開(kāi)設(shè)計(jì)以及中子學(xué)分析。
　　本文根據(jù)CFETR堆芯物理參數(shù)，建立了CFETR的中子源數(shù)學(xué)模型，并借助Matlab程序?qū)ζ溥M(jìn)行了分布模擬。同時(shí)進(jìn)行了中子壁負(fù)載的驗(yàn)證分析，模擬值與

2、標(biāo)準(zhǔn)值的誤差在5％之內(nèi)。研究過(guò)程中設(shè)計(jì)與計(jì)算相結(jié)合，根據(jù)計(jì)算結(jié)果指導(dǎo)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方向。熔鹽包層初始設(shè)計(jì)方案為:氟鋰鈹作為氚增殖劑（Li-6富集度為60％）、碳化鎢作為屏蔽材料、低活化鋼作為結(jié)構(gòu)材料。論文以初始設(shè)計(jì)方案為基礎(chǔ)，建立了CFETR熔鹽包層的一維中子學(xué)模型，開(kāi)展氚增殖比的計(jì)算分析，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果優(yōu)化包層的設(shè)計(jì)參數(shù)。其主要工作有:(1)分析了使用鈹、鉛兩種中子倍增劑和無(wú)中子倍增劑三種狀態(tài)下氚增殖比變化趨勢(shì)，最終確定了使用鈹作為中子倍

3、增材料。(2)計(jì)算了在不同Li-6富集度下的氚增殖比的變化，確定使用60％的Li-6富集度。(3)模擬了高、低場(chǎng)側(cè)包層氚增殖區(qū)域厚度、中子倍增區(qū)域厚度對(duì)氚增殖比的影響。綜合考慮空間、氚增殖和中子屏蔽等因素確定了包層的內(nèi)部材料布置方案。高場(chǎng)側(cè)包層:10cm中子倍增區(qū)+15cm增殖區(qū)域;低場(chǎng)側(cè)包層:15cm中子倍增區(qū)+25cm增殖區(qū)域。(4)研究了結(jié)構(gòu)材料、偏濾器等因素對(duì)氚增殖比的影響。
　　在一維設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上考慮偏濾器、真空室、縱向磁