摘要：托卡马克(Tokamak)聚变装置中子学分析中,聚变中子源描述是重要的输入参数,其准确性直接影响分析结果的可靠性。通过分析ITER和欧洲聚变示范堆(EU DEMO)中子学分析中所采用的聚变中子源模型,提出了一种完整描述Tokamak中L-mode、H-mode等离子体的D-D、D-T聚变中子源的数值模型。在中国聚变工程实验堆(CFETR)的工程集成设计平台上,编写了基于蒙特卡罗算法的程序SCG求解该数值模型,实现了读取(零维)等离子体参数、输出可供典型中子学软件MCNP直接读取的中子源定义文件的功能。以CFETR氦冷球床包层的中子学分析模型为基准,在相同的L-mode等离子体D-T聚变工况下,相较于采用EU DEMO源子程序,采用本模型计算得到的中子壁负载差异最大值为2.02%,包层氚增殖率差异为0.18%,全堆能量增益因子的差异为0.23%。结果表明,本模型与其他源描述的差异较小,可应用于CFETR的中子学分析。

摘要：重力支撑(GS)作为国际热核聚变实验堆(ITER)磁体支撑系统的关键部件,不但要承受环向场超导磁体净重以及交变的电磁载荷,同时还需隔离来自杜瓦环的热量以维持环向场超导线圈的热稳定性。本文通过有限元分析和工程测试验证了GS结构设计的可靠性;通过换热分析和真空热交换效率测试验证了热锚连接结构的可靠性;通过全尺寸螺栓77 K疲劳测试验证了螺栓原型件的疲劳性能。在随后的制造过程中,使用液压拉伸器和研制的高精度螺栓伸长量测量装置对所有的螺栓进行了均匀、精确地紧固。真空正压氦检漏的测试结果证明了GS的泄漏率远低于ITER的要求。基于以上工程测试的结果,本文设计的GS的结构是可行的且能运用于ITER装置中。

摘要：聚变中子源驱动次临界系统具有系统结构复杂、中子能谱跨度大等特点。借鉴传统反应堆2步法的基本思想,开发适用于次临界系统设计计算的中子学分析软件——NAPTH。NAPTH的组件计算由DRAGON4程序完成,堆芯计算使用MCNP程序的多群功能完成。验证结果表明,NAPTH对IAEA ADS基准题的计算结果和其他国家的计算结果符合很好;对于压力管式聚变裂变混合堆,程序具有较高的计算精度和计算效率,适合压力管式混合堆的设计计算。

摘要：束流限制器是中性束注入(NBI)装置中典型的高热流承载部件,用来吸收束通道上发散的多余能量,其稳定运行能力对实现高功率NBI系统安全运行至关重要。结合东方超环准稳态NBI装置的运行要求,本文对该装置束流限制器结构进行了初步设计,并基于FLUENT软件对偏转系统入口处束流限制器初步结构进行了稳态热分析。分析结果表明,初步设计方案在给定工作条件下能较好满足东方超环准稳态NBI系统(4 MW,脉宽100s)的运行要求。本文研究为东方超环准稳态NBI装置其他典型部件的设计和系统安全运行提供了有益的参考。

摘要：液态锂铅合金可兼作中子倍增剂、氚增殖剂以及冷却剂,因此液态锂铅合金包层被认为是一种在示范堆(DEMO)或聚变电站中颇有应用前景的增殖包层设计。为了连续监测锂铅增殖包层模块中氚的输运情况,准确、快速测量液态增殖剂的产氚率,需要实时在线测量流动液态增殖剂中氢同位素的浓度。现有传感器都是通过一定手段测定液态金属中的氢分压,然后代入Sieverts定律计算氢同位素浓度,其中氢同位素溶解度系数与同位素浓度的准确测量息息相关。目前氢溶解度系数测量方法主要分为定容法和渗透法,各团队对锂铅合金中氢同位素溶解度系数的测定数值差异较大。一方面由于氢同位素在液态锂铅合金中的溶解度极低,实验误差的影响不可忽视;另一方面杂质效应也会导致溶解度系数的差异,来自空气、水、CO中的氧会引入到锂铅中形成Li_(2)O,而与氧的反应会消耗液态锂铅合金中的Li,使Li活性降低,进而降低氢同位素的溶解度,因此氧含量以及其他杂质的控制对于锂铅合金的实际应用至关重要。近几年已开发的液态锂铅中氢同位素在线测量传感器主要包括金属渗透窗传感器和固体电解质传感器。金属渗透窗传感器结构简单,可靠性高,研究者们主要从材料选择和器件结构优化等方面不断尝试,并取得了丰硕的成果。目前的研究证实了动态测量模式在液态锂铅中氢同位素浓度快速在线测量方面的可行性,需解决的问题是如何避免金属探头材料的氧化,保证长期工作的稳定性。固体电解质测氢传感技术相对成熟,但陶瓷材料韧性较差,测试时需要通入参考气体,并且在器件结构设计和材料选择方面要求更高。还有一些液态金属在线测氢技术,探头采用多孔陶瓷来收集气体,主要用于铝液中氢浓度的测量。对于液态锂铅合金测氢,仍需探索材料的发气性与锂铅材料的相容性,以及对锂铅中极低氢同位素浓度测量的可行性。本文首先论述了影响氢同位素在液态锂铅合金中溶解度的因素,然后综述了液态锂铅合金中氢同位素溶解度系数的研究进展,包括其原理和研究方法,讨论了不同方法测量数值的差异。此外,本文对在线测量液态锂铅合金中氢同位素浓度传感器的研究进行了概述。最后,对在线测量液态锂铅合金中氢同位素浓度传感器的器件优化和未来发展方向作出了评价。

摘要：为解决中国聚变工程实验堆316L不锈钢焊缝超声波检测时,探头扫查空间受限、检测信噪比低的难题,提出了基于双晶面阵探头的相控阵超声检测方案.通过CIVA仿真,分析了不同聚焦参数下DMA探头的声场特征,确定对接接头的检测工艺.参考NB/T47013.3-2015《承压设备无损检测第3部分:超声检测》附录I,设计并制作了对比试块,验证了检测工艺下的声束覆盖和Φ2 mm侧横孔信噪比.结果表明,DMA探头可以在有限的扫查空间内实现焊缝声束全覆盖,对比试块中不同位置的Φ2 mm侧横孔信噪比大于15 dB.试验结果可为316L类不锈钢对接焊缝相控阵超声检测工艺制定提供参考.

摘要：分析各种典型铁磁材料抑制和消耗中性束注入(neutral beam injector,NBI)系统中分布电容故障能量的特性,搭建测试平台利用1∶10的短路放电测试实验优选出合适的材料组合,对集中式和分布式缓冲器结构进行仿真分析,推导出适用于80kV中性束实验用分布式缓冲器设计参数并进行实物研制.结果表明,所研制的缓冲器可将故障能量抑制在5J以内.

摘要：参考压水堆回路模型,基于次临界能源堆(SER)概念设计建立其系统模型,利用RELAP5/MOD3.3程序进行初始稳态运行验证,并对功率突升事故、冷却剂失流事故和热阱丧失事故进行瞬态安全分析。初步给出次临界能源堆在事故工况下的限值。

摘要：针对ITER中国氦冷固态增殖剂试验包层模块(HCCB TBM)的概念设计方案进行了初步中子学设计和优化。在铍球床填充率从80%降为62%的情况下,通过调整TBM内部结构的材料和布置,提出了一种中子学性能更好且满足安全要求的设计方案。计算结果表明,优化后HCCB TBM的产氚率比概念设计值提高的满功率运行一天后的产氚量为0.42mg,但总核热和最大功率密度有了一定降低。

摘要：基于ITER装置窗口C,完成了中国氦冷固态增殖剂试验包层模块的设计改进,给出了模块主要性能参数和设计参数。改进后的TBM包层模块外围尺寸为环向484mm、纵向1660mm和极向675mm。根据该模块设计的结构特点,对研制用材料CLF-1钢真空扩散连接和真空电子束焊等关键工艺进行了研究,初步探索了第一壁等关键部件的研制工艺流程,并最终成功试制了第一壁和子模块冷却板模拟件。