一體化鉛鉍散裂靶結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析.pdf

1、一體化鉛鉍有窗散裂靶具有中子產(chǎn)額高、系統(tǒng)簡單可靠、安全性好、可維護(hù)性強(qiáng)等特點，是目前加速器驅(qū)動次臨界系統(tǒng)(ADS)的主要研究對象。靶窗面臨強(qiáng)流質(zhì)子輻照和高熱通量，為了保證靶窗壽命和安全性，需要通過對靶窗流道截面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，從而降低散裂靶的最高溫度。本文設(shè)計了一種一體化鉛鉍有窗靶結(jié)構(gòu)方案，利用CFD軟件對ADS鉛鉍散裂靶冷卻性能進(jìn)行三維熱工水力分析和優(yōu)化。
　　本文參考中國鉛基研究實驗堆(CLEAR-Ⅰ)鉛鉍散裂靶作為數(shù)值模擬對象

2、，建立最佳網(wǎng)格數(shù)據(jù)模型，從而選取最佳分析對象。為了深入了解冷卻劑通道內(nèi)各區(qū)域流場、靶窗厚度和質(zhì)子束流強(qiáng)度對散裂靶冷卻劑系統(tǒng)換熱性能的影響規(guī)律，建立三通道流道模型、不同靶窗厚度和不同質(zhì)子束流強(qiáng)，開展了數(shù)值模擬分析與對比。結(jié)果表明，靶流道中心區(qū)域的冷卻劑流動速度增加對靶區(qū)流場的改善效果顯著。同時，質(zhì)子束流強(qiáng)提高時，采用2mm厚靶窗會有較好的換熱效果。
　　在設(shè)計中采用變截面擾流結(jié)構(gòu)設(shè)計，即上部導(dǎo)流管直徑保持不變，下部縮小管徑，上下導(dǎo)流

3、管之間采用錐形管結(jié)構(gòu)連接。為了深入了解導(dǎo)流結(jié)構(gòu)對靶窗換熱效率的影響，對入口截面采用不同的尺寸進(jìn)行設(shè)計，包括靶窗下部導(dǎo)流管內(nèi)徑D和高度h，并針對不同流道布置形式進(jìn)行分析對比。結(jié)果表明，變截面擾流結(jié)構(gòu)相對于直筒結(jié)構(gòu)，能夠提高靶窗附近冷卻劑流速，降低靶窗溫度。
　　當(dāng)采用變截面管徑設(shè)計的導(dǎo)流管時，質(zhì)子束管在運行工況下會承受各種常規(guī)載荷和偶遇載荷的共同作用，將產(chǎn)生復(fù)雜的應(yīng)力場，針對這一現(xiàn)象，基于ANSYSWorkbench平臺，對質(zhì)子束管