熔鹽包層的設計與中子學計算分析.pdf

1、中國聚變工程實驗堆(CFETR)是一個全超導托克馬克反應堆，作為中國的下一代聚變裝置，對其展開研究對中國聚變能走向商業(yè)應用具有重大意義。包層是聚變堆的關鍵之一，其主要功能是實現(xiàn)氚的增殖。本文在調研國內外研究現(xiàn)狀的基礎上，提出了CFETR熔鹽包層概念，并對其展開設計以及中子學分析。
　　本文根據CFETR堆芯物理參數，建立了CFETR的中子源數學模型，并借助Matlab程序對其進行了分布模擬。同時進行了中子壁負載的驗證分析，模擬值與

2、標準值的誤差在5％之內。研究過程中設計與計算相結合，根據計算結果指導設計的優(yōu)化方向。熔鹽包層初始設計方案為:氟鋰鈹作為氚增殖劑（Li-6富集度為60％）、碳化鎢作為屏蔽材料、低活化鋼作為結構材料。論文以初始設計方案為基礎，建立了CFETR熔鹽包層的一維中子學模型，開展氚增殖比的計算分析，并根據計算結果優(yōu)化包層的設計參數。其主要工作有:(1)分析了使用鈹、鉛兩種中子倍增劑和無中子倍增劑三種狀態(tài)下氚增殖比變化趨勢，最終確定了使用鈹作為中子倍

3、增材料。(2)計算了在不同Li-6富集度下的氚增殖比的變化，確定使用60％的Li-6富集度。(3)模擬了高、低場側包層氚增殖區(qū)域厚度、中子倍增區(qū)域厚度對氚增殖比的影響。綜合考慮空間、氚增殖和中子屏蔽等因素確定了包層的內部材料布置方案。高場側包層:10cm中子倍增區(qū)+15cm增殖區(qū)域;低場側包層:15cm中子倍增區(qū)+25cm增殖區(qū)域。(4)研究了結構材料、偏濾器等因素對氚增殖比的影響。
　　在一維設計基礎上考慮偏濾器、真空室、縱向磁