硅酸锂球床等效导热率研究

基于计算流体力学(CFD)方法,结合国际热核实验反应堆(ITER)中实际使用的设计参数,对硅酸锂球床的传热特性进行了流固耦合传热分析,给出了多种工况下的热工水力结果。同时将用CFD得到的球床区域等效导热系数与相关实验的结果进行了比较。

硅酸锂球床传热传质特性与吹扫气体流动的DEM-CFD耦合模拟

氦冷固态增殖包层是中国聚变工程实验堆(CFETR)的3种候选包层概念之一,氚增殖球床是包层的核心部件,采用硅酸锂颗粒作为氚增殖材料。球床结构对氚在球床内的输运行为及流动和传热均有重要影响。本文基于离散单元法(DEM)生成了满足氚增殖球床填充率要求的随机堆积结构,通过CFD计算获取了球床结构下氚在吹扫气体内的等效扩散系数及吹扫气体的流动特性,包括速度分布、压力分布及进出口压降;开展了外加热流及有内热源两种工况下球床等效导热系数的模拟。计算结果表明,球床结构下氚在吹扫气体内的等效扩散系数为二元气体扩散系数的40%;受球床结构影响,球床内存在流动迟滞区,壁面出现流动加速;拟合得到Ergun方程的黏性阻力系数C_(1)=87;有内热源工况下的球床等效导热系数低于外加热流工况下的球床等效导热系数。

氦冷固态包层氚增殖球床气体和粉末流动特性的数值研究

基于计算流体力学和离散元耦合分析,研究了氦冷固态增殖包层球床中吹扫氦气的速度分布和破碎的正硅酸锂粉末速度随时间的变化及粉末数量随氦气入口流速变化。模拟结果表明,在吹扫氦气流动方向上,用入口流速归一化的氦气速度分布与入口流速无关,在靠近球床边缘速度变化较大,在球床中部速度变化较小;用入口流速归一化的粉末平均速度与入口流速关系不大,会随吹扫时间逐渐趋于稳定;对小粒径粉末,吹扫气体流速越大,越容易被吹出球床,对大粒径粉末,因其本身体积过大,易在球床中形成堵塞。

聚变-裂变增殖堆包层的初步中子学设计

基于国际热核实验堆ITER的堆芯参数和套管结构,对聚变-裂变增殖堆包层进行了初步中子学设计。基于国际热核实验堆的堆芯参数提出了采用套管结构,以天然金属铀为燃料和硅酸锂为氚增殖剂的快裂变-增殖堆包层的初步中子学设计方案。使用FENDL2.1核数据库及MCNP程序自带的核数据库,用MCNP程序对套管结构快裂变-增殖堆包层进行一维的方案筛选及三维中子学的计算分析。计算分析包层内的一维功率密度分布、产氚率、钚增殖率分布,通过优化设计分析给出合理的包层设计方案,并计算氚增殖率TBR、能量放大倍数M、有效增值系数keff、裂变增殖比等参数。