摘要：中国聚变工程实验堆(CFETR)是我国自主设计和研制的新一代磁约束聚变装置.基于快波的色散关系,通过理论分析和数值求解等离子体色散函数Z(ξ),获得了螺旋波(快磁声波)与等离子体相互作用波阻尼因子G与等离子体参数和波频率等的关系.研究结果表明:在CFETR等离子体放电参数下,螺旋波能够产生显著的离轴波功率沉积和波驱动电流,波与等离子体相互作用的主要物理机制是电子朗道阻尼.此外,螺旋波阻尼系数与发射波(谱)的平行折射率和等离子体参数密切相关,但总是随着波频率增加而变大.对CFETR装置混合运行模式的GENRAY/CQL3D模拟研究结果表明,800 MHz的螺旋波能够在r≈0.5a处产生显著的波功率沉积和波驱动电流,驱动电流的效率约为50 kA/MW.

摘要：对中国聚变工程实验堆(CFETR)超临界CO_(2)锂铅包层研究进行了初步分析。根据包层设计准则和目标,介绍了以液态锂铅作为冷却剂的超临界CO_(2)包层的设计方案,给出了包层核性能及产氚性能分析结果。结果表明,该设计在不考虑窗口损失的情况下可以满足氚增殖率(TBR)大于1的要求。最后,指出了该包层研发的难点和未来方向。

摘要：在中国聚变工程实验堆(China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR)的工程概念设计中,为探索有效降低偏滤器靶板热负荷的途径,相对于国际热核聚变实验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER)特别增加了两个极向场线圈用于产生近年来新提出的雪花偏滤器位形。脱靶运行状态下,偏滤器靶板上的热负荷显著降低,但同时由于偏滤器温度的降低,杂质约束性能会变差,因此需要对CFETR雪花偏滤器的脱靶运行状态进行研究。基于边界等离子体物理模拟软件SOLPS(Scrape-off Layer Plasma Simulation),通过数值模拟研究了CFETR雪花偏滤器的脱靶运行状态。模拟中通过主等离子体室内的D2充气改变等离子体密度。当充气速度足够高时,CFETR雪花偏滤器实现完全脱靶,靶板上的离子流和热负荷都显著降低。但此时偏滤器区域等离子体温度已经非常低,杂质将容易通过X点进入芯部,有产生辐射不稳定性的风险。因此,对于CFETR雪花偏滤器较为合适的工作状态应当是部分脱靶运行。

摘要：中国聚变工程实验堆(CFETR)是中国在研的新一代大型全超导托卡马克核聚变能源工程验证设施,真空室是CFETR工程设计中接口较为复杂,也是核安全部件中较为重要的大型真空压力容器,位于磁体系统内部,安装有大量的堆内部件和复杂的管路,是一个D形截面的双层壳结构的真空压力容器,环向分为16个扇形段,包含真空室主体、窗口和支撑等,是保证装置安全运行的重要的结构承力部件。运用有限元方法对真空室强度进行结构强度分析计算,对危险工况的计算分析结果表明,真空室的设计达到预期的设计目标,能够满足CFETR装置安全运行的要求。

摘要：根据中国聚变工程实验堆(CFETR)设计要求,参考氦冷固态包层实验包层模块(HCCB TBM)的设计经验,完成了CFETR固态包层的中子学设计分析,并评估了中平面位置可开窗口的最大面积。设计分析结果表明,基于增殖单元的固态包层中子学设计方案的氚增殖比(TBR)达到了1.243,满足CFTER氚自持设计要求;中平面可以开出的辅助窗口的最大面积为11.43m2。

摘要：中国聚变工程实验堆中的超导线圈失超保护开关要求的额定参数达到了10kV/±100kA,针对该运行参数提出了一种混合式直流开关。承担稳态通流的机械开关采用了三级触头结构,可以降低固态开关的通流时间。双向固态开关的阀串采用二极管桥与IGBT组合的形式,结温分析证明可以提高器件的流通电流限制,并对该基本单元拓扑进行了大电流开断实验,验证了该设计的可行性。

摘要：为解决核聚变发电热功率输出不稳定性和汽轮发电机组平稳运行之间的矛盾,中国聚变工程实验堆(China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR)核聚变发电厂可运用储热技术对核聚变堆的功率输出进行削峰平谷。储热技术有多种类型,各类储热技术对于核聚变发电厂的适用性亟须进行对比。本文选取核聚变反应堆氦冷陶瓷增殖包层的参数作为储热技术边界条件,通过对储热技术适用温度范围进行评估,初步分析出有潜力运用于CFETR核聚变发电厂的三种储热技术,并对其进行成本初步预测。三大类储热技术均可选出适用CFETR核聚变发电厂氦冷增殖包层温度参数的储热介质。但化学储热由于其吸热和放热存在温差,不利于系统的稳定性及造成能量的损耗,显热储热技术和相变储热技术吸热温度和放热温度温差较小,具有应用于CFETR核聚变发电厂的潜力。初步经济性分析结果显示:相变储热成本最低,其次为熔融盐储热,再次为固相显热储热技术中利用硅砖作为储热介质,固相显热储热技术中利用铸钢作为储热介质成本最高。储热技术中,熔融盐储热技术、相变储热技术、固相显热储热具有应用于核聚变发电厂氦冷增殖包层的先决条件。熔融盐储热技术成熟度较高,有大量工程应用,造价在相变储热和固相显热储热之间,运用潜力较大。相变储热的成本最低,参数适用于核聚变发电,但其技术成熟度较低,有望成为未来研究的重点。

摘要：对中国聚变工程实验堆(CFETR)氦冷陶瓷产氚包层放射性废物包装容器进行了屏蔽设计。分析了CFETR氦冷陶瓷包层放射源项特点,阐述了容器屏蔽厚度的计算模型,使用蒙特卡罗程序MCNP5计算容器表面剂量率。结果表明包装容器表面剂量率与容器厚度之间呈现指数衰减关系。再根据中国现行标准,给出普通碳钢材料和普通碳钢-铅夹层材料两种方案。

摘要：描述了中国聚变工程实验堆(CFETR)磁体支撑系统的初步工程概念设计,介绍了纵场(TF)磁体支撑和极向场(PF)磁体支撑的结构设计。用解析法和有限元法对磁体支撑进行了初步的分析。分析结果表明,该设计基本满足磁体支撑的要求。

摘要：[目的]基于中国聚变工程实验堆(CFETR)功率输出特性,在聚变堆最大热功率1.25 GW条件下,提出一种CFETR聚变发电厂概念设计方案。[方法]针对CFETR聚变堆周期性长脉冲输出特性与常规岛设备连续稳定输入需求之间的矛盾,采用储能技术方案以“削峰填谷”的方式实现CFETR聚变发电安全稳定运行。讨论了CFETR聚变水冷与氦冷两种不同包层方案下的储能以及一回路与二回路之间耦合与解耦运行模式的组合方案,并通过方案比较,给出CFETR聚变堆不同包层对应的最佳储能运行组合建议。[结果]结果表明:水冷包层、氦冷包层聚变堆分别对应的最佳组合方案是导热油+解耦储热方案与熔盐+耦合储热方案。[结论]从常规岛侧而言,相对于水冷包层方案,采用氦冷包层方案的CFETR聚变发电厂技术经济性更好。研究提出的CFETR聚变发电厂概念设计方案对后续聚变发电技术研究以及工程设计,具有较高的参考价值。