摘要：中子学分析对聚变堆尤其是其氚增殖包层的设计和安全运行具有重要意义,基于蒙特卡罗方法的模拟是聚变中子学分析的常用手段。以中国聚变工程试验堆(China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR)为研究对象,研究蒙特卡罗程序GEANT4在聚变中子学分析中的应用,开展截面库基准测试计算,验证G4NDL截面库在聚变中子学分析中的适用性。采用编程方式和借助McCAD转换方式在GEANT4中分别建立CFETR一维柱壳模型和三维模型,并设置中子源和计数方式,实现了GEANT4中CFETR中子学分析模型的建立。在GEANT4中自主开发了新的物理过程,设置反射面边界,计算获得了中子壁负载。结果表明:GEANT4与MCNP计算结果差异小于1%,验证了反射面设置的有效性和GEANT4在聚变中子学工程分析中应用的可行性。

摘要：氚输运分析是开展中国氦冷固态增殖剂实验包层系统安全分析及未来聚变堆氚自持运行的重要研究内容之一。基于氚输运理论和固态增殖剂包层系统设计,利用FDS凤麟核能团队开发的聚变系统氚分析程序TAS,构建了固态增殖剂包层系统氚输运分析系统动力学模型。该模型氚输运结果与文献报道的吻合得很好,误差小于6%,验证了模型的正确性。针对中国氦冷固态增殖剂实验包层系统氚输运问题进行了两种计算方法(稳态、脉冲模式)的初步分析,获得了氚提取系统、氦气冷却系统回路氚分压,实验包层模块冷却流道、窗口室内氚提取系统和氦气冷却系统回路材料中氚滞留量,窗口室内氚提取系统和氦气冷却系统回路氚日渗透量等数据。最终对比结果显示,脉冲模式分析方法能够实时地跟踪源项的快速变化,更符合中国氦冷固态增殖剂实验包层系统实际运行情况。窗口室内氦气冷却系统回路材料中氚滞留量占到日产氚量的31.3%,因此需要在这些氚滞留损失严重的部位考虑适当的阻氚措施。

摘要：直流辉光放电清洗的主要作用是去除HL-2A装置内的低Z杂质C、O,以及放电期间所产生的残余气体和杂质。介绍了直流辉光放电自动调节控制系统。在辉光放电过程中,实现了真空室工作气体气压和放电电压的自动调节和信号采集。本文描述了系统的设计原理,控制方案和系统实现后的具体应用效果。直流辉光放电系统的性能得到了提高,放电电流稳定性得到了显著提高,放电电压的控制精度改善为1%FS,系统从启动到稳定运行状态的时间小于40 s,HL-2A装置的清洗效率也明显获得改善。

摘要：中国双功能锂铅包层(Dual Functional Lithium-Lead,DFLL)是由中国科学院合肥物质科学研究院核能安全技术研究所设计的用于聚变反应堆的液态包层。由于聚变反应堆氚增殖包层的设计高度依赖于中子计算,为验证DFLL包层设计中所使用的核数据库和仿真软件,建立了DFLL包层实验模块,并基于D-T聚变中子源开展一系列中子学实验。然后选用Nb活化箔和^(238)U裂变电离室分别进行中子产额测量和相对中子源强度监测,并用Li_(2)CO_(3)活化片和多活化箔分别测量了DFLL包层实验模块不同深度处的产氚率(Tritium Production Rates,TPR)和多活化箔反应率;最后采用SuperMC程序结合JEFF3.2核数据库进行蒙特卡罗模拟计算,并将模拟结果与实验测量的TPR和反应率进行比较。结果表明:中子源强测量不确定度控制在4.2%以内,产氚率的计算结果与实验结果比(Calculation results to Experimental data,C/E)在1.0~1.07区间吻合,多活化箔反应速率在0.77~1.1区间吻合,验证了包层中子学设计中氚增殖率计算的准确性。

摘要：手套箱是托卡马克排灰气处理系统中减少氚泄漏的重要安全包容体,研究氚在TEP手套箱内的输运过程对氚安全包容系统的详细设计具有重要意义。本文首先基于COMSOL软件建立了物理模型,以日本量子科学技术研究开发机构的涉氚实验对该模型进行了验证,表明COMSOL软件能够很好地模拟氚在空间中的输运过程。然后根据中国聚变工程实验堆TEP最新设计参数开展了运行事件的模拟分析。结果表明:事件开始10 s后,手套箱内氚的浓度基本稳定在7×1014 Bq·m-3水平;应急系统启动后,需要277 s才能将氚的浓度降低至报警设定值以下。该模拟结果可以为CFETR TEP安全包容系统的详细设计提供数据支持。