氦冷固態(tài)陶瓷氚增殖劑示范堆(HCCB-DEMO)設(shè)計(jì)是由核工業(yè)西南物理研究院于2009年提出的一種商用聚變示范堆方案。其主要特點(diǎn)是：1)聚變功率為2550MW,電功率800MW;2)感應(yīng)燃燒時(shí)間為8小時(shí),等離子體運(yùn)行模式為穩(wěn)態(tài)反剪切模式：3)采用中性束注入作為電流驅(qū)動(dòng)模式,包括16個(gè)TF線圈和6個(gè)PF線圈,超導(dǎo)導(dǎo)體采用NB3Sn;4)氚自持燃燒。包層是聚變示范堆中的關(guān)鍵部件,要求將聚變堆中的熱導(dǎo)出以轉(zhuǎn)換成電能,同時(shí)還需要在有限的空間內(nèi)保證氚增殖。因此,聚變堆中的包層設(shè)計(jì)是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作。氦冷固態(tài)陶瓷氚增殖劑(HCCB)包層是國(guó)際上較為成熟的一種包層方案,是HCCB-DEMO的首選包層,同時(shí)也是我國(guó)國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)計(jì)劃上唯一參試的測(cè)試包層模塊(TBM)概念�；贖CCB-DEMO的堆芯方案以及我國(guó)近年來(lái)在ITER HCCB TBM研究與開(kāi)發(fā)中積累的大量經(jīng)驗(yàn)與成果,本論文提出了一種氚增殖性能更良好,滿足聚變堆熱電轉(zhuǎn)換需求的氦冷固態(tài)氚增殖劑包層設(shè)計(jì)方案。其主要設(shè)計(jì)參數(shù)為：1)包層平均中子壁負(fù)載2.3MW/m2,平均表面熱負(fù)載為0.43MW/m2;2)冷卻劑為8MPa氦氣,...

【文章頁(yè)數(shù)】：152 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 聚變堆研究背景及進(jìn)展
        1.1.1 聚變堆及其包層概述
        1.1.2 國(guó)際聚變堆研究背景和進(jìn)展
        1.1.3 HCCB-DEMO研究背景
    1.2 ITER及其實(shí)驗(yàn)包層概況
    1.3 氦冷固態(tài)氚增殖劑包層研究背景及進(jìn)展
        1.3.1 歐盟HCPB概念
        1.3.2 韓國(guó)HCCR概念
        1.3.3 中國(guó)HCCB概念
        1.3.4 小結(jié)
    1.4 本論文的研究意義及目的
    1.5 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)及主要工作
第二章 包層整體結(jié)構(gòu)及模塊設(shè)計(jì)
    2.1 設(shè)計(jì)原則及要求
        2.1.1 設(shè)計(jì)原則
        2.1.2 設(shè)計(jì)要求
    2.2 包層材料選取
        2.2.1 結(jié)構(gòu)材料
        2.2.2 氚增殖材料
        2.2.3 中子倍增材料
        2.2.4 面向等離子體材料
        2.2.5 小結(jié)
    2.3 包層設(shè)計(jì)方案
        2.3.1 堆內(nèi)布置方案
        2.3.2 典型包層基本結(jié)構(gòu)
        2.3.3 包層冷卻劑流動(dòng)設(shè)計(jì)方案
    2.4 本章總結(jié)
第三章 包層熱工水力學(xué)初步設(shè)計(jì)與優(yōu)化
    3.1 熱工水力學(xué)分析的目的與方法
        3.1.1 分析目的
        3.1.2 分析方法
    3.2 結(jié)構(gòu)及熱工關(guān)鍵尺寸探索
        3.2.1 第一壁
        3.2.2 增殖單元分析
    3.3 本章總結(jié)
第四章 包層熱工水力學(xué)最終設(shè)計(jì)與分析
    4.1 中子學(xué)分析
    4.2 包層冷卻劑分配詳細(xì)分析
    4.3 各子模塊熱工流體分析
        4.3.1 第一壁
        4.3.2 筋板/蓋板
        4.3.3 增殖單元
    4.4 各子模塊集成設(shè)計(jì)與分析
        4.4.1 增殖單元-筋板-第一壁集成分析
        4.4.2 增殖單元-筋板-第一壁及側(cè)壁集成分析
        4.4.3 增殖單元-筋板-第一壁局部集成分析
    4.5 本章總結(jié)
第五章 包層冷卻劑分配腔體流動(dòng)設(shè)計(jì)與分析
    5.1 分析目的以及方法
        5.1.1 分析目的
        5.1.2 分析方法
    5.2 各腔體單獨(dú)分析及優(yōu)化
        5.2.1 增殖單元腔體
        5.2.2 大背板腔體1
        5.2.3 大背板腔體2
        5.2.4 大背板腔體3
    5.3 本章總結(jié)
第六章 包層及模塊結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析
    6.1 分析目的以及方法
        6.1.1 分析目的
        6.1.2 分析準(zhǔn)則及方法
    6.2 分析模型及網(wǎng)格
    6.3 P-type分析
        6.3.1 正常運(yùn)行工況分析
        6.3.2 事故工況分析
    6.4 S-type分析
    6.5 本章總結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 主要研究成果
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果



本文編號(hào)：3971725