FEB-E氚循环系统的计算机模拟

对聚变实验增殖堆（ＦＥＢ）工程概要设计的氚燃料循环构造了一个动态子系统模型，研制了模拟氚燃料循环系统的计算机程序ＳＷＩＴＲＩＭ，计算了运行一年后１０个子系统中的氚投料量和整个堆系统总的氚投料量。这对预示起动一个聚变热功率为１５０ＭＷ量级的实验增殖堆所需要的最少初始氚投料量有参考价值。计算结果表明，要求的最少初始氚贮备量除了与燃料气体净化系统和同位素分离系统中氚的平均逗留时间有关外，还与包层液态锂中提取氚的周期有关，特别是液态锂中可提取的最低氚浓度有关。另外，等离子体中的氚在第一壁、孔栏和偏滤器材料中的滞留量，在中子倍增材料Ｂｅ球中产生的氚和植入的氚也将影响要求的最少氚贮备量。

FEB-E偏滤器结构的优化设计

在参考ITER和JT 6 0U等先进偏滤器结构的基础上 ,结合FEB E的实际要求 ,对原来的FEB开放式偏滤器进行了结构的优化设计 ,并介绍了FEB

FEB-E脱靶等离子体偏滤器的数值模拟

为了提高FEBE偏滤器的杂质控制和增加FEBE偏滤器处离子与中性气体的相互作用,用喷气和杂质注入的方法设计了动态气体靶偏滤器。高约束H模状态下的脱靶等离子体沿删削层(SOL)磁力线有大的辐射功率份额(50%～80%)和大的等离子体压力下降(90%)。偏滤器上等离子体压降系数用SOL的两点输运模型和辐射模型估算。结果显示,压降系数不仅与辐射功率份额有关,而且与SOL驻点密度紧密相连。

FEB-E动态气靶偏滤器的研究

在 FEB- E设计阶段 ,偏滤器从开放式固定板靶优化为封闭式气体靶 ,以改善偏滤器的杂质控制和增加离子与气体的相互作用。通过喷气和注入杂质获得的部分脱靶等离子体形成了动态气体靶。喷气能降低删削层 (SOL)处等离子体温度 ,注入的杂质增加了 SOL处的辐射功率 ,使靶板的负载降低。用 NEWT1D编码模拟了 SOL处等离子体和杂质 (硼杂质 )的输运 ,得到了杂质、等离子体温度和等离子体密度分布。着眼于杂质的滞留和辐射 ,优化了喷气点的位置。用偏滤器靶板上热负载的减少量评估了硼杂质注入的效果。

聚变实验增殖堆FEB-E粒子抽除和抽气系统(英文)

ＦＥＢ－Ｅ的粒子抽除是通过偏滤器进行的。由４８ 个楔形气室模件环形组装而成的ＦＥＢ－Ｅ偏滤器，位于真空室的下部，与抽气系统和冷却系统相连。ＦＥＢ－Ｅ抽气系统有二个子系统：环粗抽系统和环高真空系统。环高真空系统是由一组处于真空室内１６ 个下部舱口内的低温泵和一组处于生物屏蔽层外的附加涡轮分子泵组成的。这些低温泵能提供的名义总抽速为５７６ｍ ３·ｓ－ １。在偏滤器高中性压力（＞ １Ｐａ）情况下，低温泵入口阀节流控制抽气粒子流。由于偏滤器抽气槽路以及偏滤器下侧通至真空室下部舱口的有限的通导能力，这些低温泵在偏滤器幽僻区域有效抽速为１６０ｍ ３·ｓ－ １。这意味着偏滤器幽僻区域的中性压力应在０．５－ １．０Ｐａ 范围内，以得到８０－ １６０Ｐａ·ｍ ３·ｓ－ １（在预期的偏滤器抽气槽路温度为４７３Ｋ时）范围内的抽气流量。低温泵每次在聚变实验增殖堆燃烧１０００ｓ

FEB-E氚泄漏分析

用 Sieverts 定律和 SWITRIM编码研究了聚变实验增殖堆的工程概要设计 FEB- E在正常工作状态和事故状态下的氚泄漏问题。分析表明 ,在这两种状态下 FEB- E包层液态锂中氚的分压都不高 ,氚泄漏的主要危险来自偏滤器的抽气系统的气体漏失。

聚变堆氚的环境安全评估

对国家863项目聚变实验增殖堆工程概要设计(FEB-E)进行了氚环境安全问题评估。FEB-E是采用液态锂作为包层氚增殖剂。每个包层模块各区之间用隔板隔开,中间通高压氦气冷却,包层第一壁和偏滤器也用氦气冷却。运用自行研制的SWITRIM程序和Sieverts' 定律研究了正常工作状态下和事故状态下可能造成氚的环境污染水平。研究表明,正常工作状态下包层液态锂中的氚分压在10-6～10-8Pa。造成氚环境污染的主要危险来自氚循环回路中的偏滤器子系统的抽出气体泄漏。因此,提高堆芯等离子体燃耗和真空系统设计性能是重要的。