English
联系我们
网站地图
邮箱
旧版回顾



合肥研究院揭示聚变堆氚增殖包层温度控制机制

文章来源:合肥物质科学研究院    发布时间:2017-10-12  【字号:      】

  近日,中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所研究员姚达毛课题组,在聚变堆氚增殖包层数值模拟研究中取得进展,揭示聚变堆氚增殖包层温度控制机制,相关研究以Study on the Temperature Control Mechanism of the Tritium Breeding Blanket for CFETR为题发表在Nuclear Fusion杂志上。

  氚增殖包层是面向未来聚变堆的最重要的技术之一,其作用是实现氚的生产及担负能量转换功能。包层产氚技术事关聚变堆氚循环能否实现自持(tritium self-sufficiency),是未来商用聚变堆稳态运行的根本保证。鉴于产氚过程中存在氚损失、失效事件、元素放射性衰变等不可确定因素,实现氚的自持面临挑战。因此,研究包层产氚效率对实现聚变堆氚自持要求十分重要。包层产氚过程是涉及中子学、热工和材料等相互作用、互相影响的动态过程,这一过程与温度场分布与演变密切关联。包层温度场的变化将直接关系氚的分布及释放,且决定中子学计算所获得的产氚比率(评价氚自持要求的主要参数)TBR(tritium breeding ratio)数值最终有效程度。因此,研究包层温度控制技术是实现聚变堆氚自持有效性的迫切需要。

  在总结此前研究基础上,科研人员提出基于闭环模式的包层温度控制理论,与应用泛函数方法优化包层参数设计的思想,通过调控包层参数(增殖材料组分、倍增材料组分、结构材料组分及热工参数等)的方法,揭示包层产氚与温度场演化的联动机制及其反演变化机制。这是温控思想首次应用于包层技术研究,并已在实际研究中得到验证。

  基于包层温控机制理论,研究小组开展了TBR优化途径及产氚分布问题的探索研究。他们认为,高TBR包层设计受到中子学、材料学、结构设计等影响,同时又反过来影响包层结构及材料的优化设计,这一观点与美国加州大学洛杉矶分校教授M. Abdou提出的“TBR是设计、物理、材料等诸因素的函数”观点一致,研究过程中发现的水冷包层低温区域氚聚集现象支持了上述观点。冷却水对于中子的慢化作用以至产生大量低能中子,而低能中子又是与Li系增殖剂反应产生氚的主要中子源,这是氚的聚集现象的根本原因。由水冷系统介入形成的局部低温区影响氚的生产(影响氚的释放即影响包层实际TBR数值范围)。氚的低温区聚集现象将对面向聚变堆的固态水冷包层技术提出了新挑战。聚变堆包层温控机制理论对研究有效TBR起关键作用。

  该项研究工作是合肥研究院等离子体所聚变堆总体研究室关于CFETR总体设计规划的重要组成部分。

  论文链接 

合肥研究院揭示聚变堆氚增殖包层温度控制机制




(责任编辑:侯茜)

附件:

专题推荐

相关新闻


© 1996 - 2017 中国科学院 版权所有 京ICP备05002857号  京公网安备110402500047号  联系我们

地址:北京市三里河路52号 邮编:100864