1 / 14

CFETR 包层相关问题研究

ASIPP. CFETR 包层相关问题研究. 刘常乐. 2014-4-23. ASIPP. 内容提要. ● CFETR 包层 : 增殖与屏蔽 ● CFETR 增殖包层设计关键技术 1 ）材料问题； 2 ）热工问题； ● CFETR 屏蔽包层初步研究； 1 ） ITER 屏蔽包层调研； 2 ） CFETR DIV 屏蔽包层初步设计； ● 总结. ASIPP. CFETR 包层：增殖包层和屏蔽包层. ● CFETR 包层与 ITER 包层的区别 : 1 ） CFETR — 增殖包层 + 屏蔽包层；

teenie
Download Presentation

CFETR 包层相关问题研究

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ASIPP CFETR包层相关问题研究 刘常乐 2014-4-23

  2. ASIPP 内容提要 ● CFETR包层:增殖与屏蔽 ● CFETR增殖包层设计关键技术 1）材料问题； 2）热工问题； ●CFETR屏蔽包层初步研究； 1）ITER屏蔽包层调研； 2）CFETR DIV屏蔽包层初步设计； ● 总结

  3. ASIPP CFETR 包层：增殖包层和屏蔽包层 ● CFETR包层与ITER包层的区别: 1）CFETR —增殖包层+屏蔽包层； 至少75%面积区域需要覆盖增殖包层模块；TBR（tritium breeding ratio） ≥ 1.05（1.2）； 2）ITER—TBM+屏蔽包层，只有三个窗口布置6个TBM(test blanket module)，测试产氚，没有氚自持的要求，大部区域为屏蔽包层； ● CFETR 偏滤器区域需要 屏蔽包层。

  4. ASIPP 聚变堆增殖包层基本概念 ● By K.Tobita. FED,2010 ① 增殖包层：产氚 (1) 日本DEMO固态包层 (2)西南物理所 (3) 等离子所 ② ● 冯开明总体组报告,2012 ③ 目前,氚包层方案约有固态包层氦/ 水冷、液态包层自冷/ 水冷4 种主要概念。所有合作方均对固态氦/ 水冷感兴趣,这种兴趣代表着固态氦/水冷未来的发展趋势。 ● 刘松林 . 总体组报告,2012 ● 许增裕.国际热核实验堆的建造与聚变堆材料研究

  5. ASIPP 增殖包层设计关键技术问题 ●包层设计关键问题：材料、中子学、热工、力学。目前阶段重点在材料及热工，原因涉及产氚最大化及工程可行性。 材料问题： ① 材料选择②材料设计（涉及TBR） ① By K.Tobita. U of Tokyo 16MAR2009

  6. ASIPP ② ●材料设计在于尺寸及组分。分层尺寸的确定主要靠多次优化设计及迭代计算，设计依据和目标是TBR数值的大小。 ● By 田英男 等， 原子能科学，2013 ● By C. Liu, et al, to be submitted

  7. ASIPP ② ●CFETR 与DEMO 的一个明显的区别：中子壁负载(MW/m2)相差近10倍（低）。从结构上看，径向450mm（DEMO）的包层区域需要的冷管疏密程度降低，从而相对增加了增殖区域。 ● By C. Liu, D. Yao, et al, IEEE TPS under review CFETR内包层厚度限值为0.8米，外包层厚度限值1.2m

  8. ASIPP ① ●包层热工问题：①流体流动与传热②中子生热与沉积③温度控制与氚释放。 流体流动与传热涉及一般流体力学问题，但区别是核材料的性能随温度变化；包层内部流场及参数变化符合经验公式；需要考虑流体参数的工程可行性。 ● By C. Liu, K. Tobita, et al, FED, 2011 ● By C. Liu, J. Zhang, et al, FED, 2013

  9. ASIPP ② ②中子生热与沉积 包层内部主要的热源是中子生热：第一壁中子壁载荷在包层内部的中子剂量分布、倍增区域倍增剂的倍增中子以及伽马射线生热。 但主要考虑中子热沉积。 ● By C. Liu, K. Tobita et al, FED, 2010 ● By H. Utoh, K. Tobita, et al, PFR, 2012

  10. ASIPP ③ ③温度控制问题 包层内部温度，尤其是核材料区域温度涉及氚的有效释放，对于提高TBR数值十分重要。 温度控制基于材料产氚最大化的温度要求及中子热沉积的分布。 ● By C. Liu, D. Yao, et al, SOFE2013 ● By C. Liu, J. Zhang, et al, FOFE,2014

  11. ASIPP ●另外：增殖区域占有率问题。CFETR增殖区域占有率涉及TBR自持效率及工程上各个内部部件设计空间问题。 ● By K. Tobita, et al, U of Tokyo, 16MAR2009 日本的SlimCS的增殖区域是75.9%, CFETR是多少，与其他内部部件发生冲突?

  12. ASIPP CFETR屏蔽包层初步研究 ● ITER屏蔽包层调研。 ITER blanket直接面对等离子体，包括shield block(SB) +first wall(FW), (真空室夹层之间仍有可以屏蔽中子的SB)。 屏蔽包层设计主要包括：材料、结构、力学及中子学要求。 Shielding block First wall ● By A. René Raffray , MFE Development Workshop,2012

  13. ASIPP ●CFETR屏蔽包层包括：增殖区域+偏滤器区域。 我们已经根据偏滤器区域的中子屏蔽要求，完成初步的中子学建模及分析，正在考虑进一步的中子学设计。已经初步考虑拟将屏蔽包层置于第一壁之后，或支撑结果一体化设计。 增殖区域包层需要模块化设计，但工程细化需要大量的人力和时间。 特别地，CFETR增殖屏蔽包层位于增殖包层后面，ITER屏蔽包层直接面对等离子体，因此由此造成的结果是：CFETR屏蔽包层不存在第一壁，与其他区域的结合面将有别于ITER。但增殖区域的屏蔽包层还是要进行模块设计。

  14. ASIPP 5. 总结 ● CFETR首先是个完全意义的聚变堆（氚自持），有别于ITER（少数TBM测试）。因此氚自持的可行性及实现途径需要进一步验证； ● CFETR中子壁负载低于DEMO聚变堆10倍数量级。因此增殖包层的冷却能力需求相对降低，这有利于简化包层的结构设计； ● CFETR 增殖包层总的区域与相关内部间空间关系需要定义； ● 聚变堆增殖包层设计的关键技术需要深入细致研究，材料、热工、力学等一系列工程问题需要解决； ● 聚变堆增殖包层技术是一项暂时无法用实验验证的非工程性技术，需要广泛的科学研究。 ●CFETR 屏蔽包层包括增殖区域和偏滤器部分，依照ITER的经验，屏蔽包层的设计需要大量的人力物力，预研工作艰巨。

More Related