聚變堆液態(tài)金屬鋰鉛包層模塊氚分析研究.pdf

1、氚是聚變堆堆芯燃料之一，因而其相關(guān)技術(shù)的研究在聚變堆研究和探索中是必不可少的，也是非常重要的。而其在自然界中幾乎不存在，需要通過聚變堆包層中的含鋰材料與中子發(fā)生核反應(yīng)而獲得，以達(dá)到聚變堆中燃料氚的自持。另外，氚具有放射性和強烈的滲透性，很容易通過結(jié)構(gòu)材料滲透到包層外而造成核燃料的喪失和對周圍工作人員及居民的潛在放射性危害。因而氚相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計分析及安全性在聚變堆系統(tǒng)分析研究中具有重要意義。 目前國際上普遍關(guān)注的聚變堆包層設(shè)計方案

2、為液態(tài)金屬鋰鉛包層方案，這同時也是中國在聚變堆設(shè)計及在國際聚變實驗堆(ITER)測試包層模塊(TBM)的主要方案，即雙功能液態(tài)鋰鉛測試包層方案——DFLL-TBM。本論文工作主要針對液態(tài)金屬鋰鉛包層模塊的特點進行了初步的包層氚分析與研究。 論文首先介紹了氚和鋰鉛共晶體的相關(guān)特性，分析了氚在包層中的增殖原理以及從液態(tài)鋰鉛中提取氚的方法，并討論了氚的擴散、滲透機理以及防氚滲透的方法與手段。同時，針對ITER中國液態(tài)金屬鋰鉛實驗包層模

3、塊及其輔助系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)和運行特點，探討了實驗包層模塊的氚提取技術(shù)，對實驗包層模塊系統(tǒng)的氚滲透途徑進行了初步分析，建立了DFLL-TBM氚滲透模型，并通過編程實現(xiàn)了相關(guān)氚滲透的計算分析。在確保環(huán)境安全的前提下，通過計算鋰鉛中的氚分壓分析了實驗包層模塊正常運行時氚從鋰鉛向裝置不同部位的滲透量和系統(tǒng)內(nèi)的氚滯留量；在此基礎(chǔ)上通過改變進入氚提取系統(tǒng)中鋰鉛比例(F)和涂層氚滲透減少因子(TPRF)對氚提取及滲透的影響做了靈敏性分析，探討了控制氚向