液態(tài)增殖包層概念設(shè)計(jì)與氚滯留量研究(2011.7.29)

1、—1—附件2：國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）計(jì)劃專(zhuān)項(xiàng)（國(guó)內(nèi)研究）磁約束聚變數(shù)值模擬與理論研究課題申請(qǐng)書(shū)課題名稱(chēng)：液態(tài)增殖包層概念設(shè)計(jì)與氚滯留量研究申請(qǐng)人：宋勇申報(bào)單位：中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所申報(bào)日期：2011年7月27日中華人民共和國(guó)科學(xué)技術(shù)部制—3—成程序的開(kāi)發(fā)，對(duì)氚在包層中的擴(kuò)散、滯留、滲透等行為進(jìn)行模擬，獲得其產(chǎn)氚效率，氚在包層各部件中的分布與滯留情況，以及氚向堆外的釋放情況。最終實(shí)現(xiàn)對(duì)其經(jīng)濟(jì)性與安全性的驗(yàn)證，為未來(lái)聚變能的

2、發(fā)展與商業(yè)應(yīng)用提供參考。申請(qǐng)書(shū)正文（30000字左右）一、立項(xiàng)依據(jù)開(kāi)展研究的重要性和必要性。在聚變反應(yīng)堆中，包層是實(shí)現(xiàn)高環(huán)境適應(yīng)性和低發(fā)電成本聚變能應(yīng)用的關(guān)鍵能量轉(zhuǎn)換部件。目前ITER國(guó)際合作項(xiàng)目主要目標(biāo)之一就是為了驗(yàn)證未來(lái)示范堆（DEMO：Demostrationpowerreact）和商用聚變堆包層以及材料相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，并決定在ITER裝置赤道平面位置上設(shè)計(jì)三個(gè)實(shí)驗(yàn)包層模塊（即TBM：TestBlanketModule）窗口，分別

3、進(jìn)行不同概念和不同目標(biāo)的增殖包層模塊實(shí)驗(yàn)。液態(tài)鋰鉛作為目前技術(shù)相對(duì)成熟且最具有潛力的增殖劑材料，其與水、空氣等化學(xué)活潑性不高，且氚溶解度較低，易于提取，與金屬Li相比導(dǎo)電性不高，MHD效應(yīng)相對(duì)較弱，并可作為冷卻劑。液態(tài)鋰鉛包層有著巨大的近期和長(zhǎng)期研究應(yīng)用前景，成為目前國(guó)際上包層概念設(shè)計(jì)的主要候選包層方案之一，歐盟、美國(guó)等參與ITER項(xiàng)目的各方都提出并發(fā)展了其鋰鉛實(shí)驗(yàn)包層模塊。同時(shí)，氚作為重要的聚變堆燃料之一，價(jià)格昂貴，且具有放射性和滲透

4、性，極易滲透出來(lái)造成氚燃料的損失及對(duì)聚變堆周?chē)h(huán)境潛在的放射性危害。而包層及其輔助系統(tǒng)做為反應(yīng)堆氚循環(huán)中極為重要的一環(huán)，要實(shí)現(xiàn)氚的增殖與提取，其產(chǎn)氚、提氚效率與放射性安全性也是目前聚變相關(guān)研究中的重要課題。因此，開(kāi)展液態(tài)鋰鉛包層概念設(shè)計(jì)研究，包括包層中子學(xué)設(shè)計(jì)、熱工水力學(xué)設(shè)計(jì)與建造技術(shù)預(yù)研等核心內(nèi)容；并在此基礎(chǔ)上開(kāi)展包層氚分析建模工作，對(duì)氚在包層中的擴(kuò)散、滯留、滲透等行為進(jìn)行模擬，獲得氚在包層各部件中的分布與滯留情況，以及氚向外的泄露釋