iter屏蔽包层导流管管型分析与水力计算

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本

2、学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“v”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日1绪论1.1引言2爱因斯坦的质能方程E=mc；，解释了核能的简单秘密：当两个原子核发生核反应时，质量会发生亏损，这些亏损的质量将转变为巨大的能量。太阳的内部时刻都在燃烧着氢的同位素——氘和氚。当氘和氚的原子核相聚碰撞时，会结合成一个氦原子核，并释放出一个中子和

3、17.6兆电子伏特的能量。ITER计划，正是将类似太阳内部的核聚变反应，在一个容器内实现并加以控制。聚变能采用的原料氘，在自然界中几乎取之不尽。据科学家们测算，地球海水中蕴藏了大约40万亿吨氘，如果用于聚变反应，释放的能量足够人类使用几十亿至上百亿年。核聚变反应产生的能量，是核电站所利用的核裂变反应的7倍，而且反应产物是无放射性污染的氦。虽然核聚变能的优势如此明显，原理也如此简单，但自1952年美国爆炸第一颗氢弹至今，人们仍然没能真正控制住聚变能。其中最大的难题就在于，核聚变反应需要上亿度的高温，而且高

4、温的等离子体还必须在足够长的时间里受控制地呆在容器里，使聚变反应稳定持续地进行。20世纪50年代，原苏联科学家塔姆(Tamm)和美国科学家斯必泽(Spitzer)分别独立地提出了用环向位形来长期约束高温等离子体的两种方案，从此人类进入了可控核聚变的原理探索和规模试验阶段。60年代后期，原苏联科学家提出了一种改进的等离子体约束模式：“环形磁约束容器”的概念——在磁场中，带正电的原子核会沿着无形的磁力线做螺旋式运动，这样便不会碰到容器内壁。使等离子体的温度达到了前所未有的高度。这个用来约束高温等离子体的装置

5、被称为托卡马克(Tokamak)。这一成果极大地鼓舞了人们对可控核聚变的研究的信心，许多国家先后建立了自己[1][2]的托卡马克装置本文讨论的ITER应用的正是全超导托卡马克的原理。ITER的建造是由美苏首脑于1985年提出的。其各个技术环节都极其复杂，且耗资巨大，仅靠一国之力难以完成,1987年，通过国际合作，美、苏、欧、日四方开始进行ITER的设计。1990年完成了ITER的概念设计（CAD）；1998年，美、俄、1欧、日四方共同完成了工程设计（EDA）及部分技术预研。伴随着苏联的解体，俄罗斯联邦代

6、替了他在ITER中的位置。由于其内部原因及其他三方的分歧，美国于1999年宣布退出ITER计划。欧、日、俄又经过三年的努力，完成了ITER-FEAT（ITER-fusionenergyadvancedtokamak）的设计及大部分部件与技术的研发。在2003年美国又重新加入了进来。中国和韩国在2003年同时加入了ITER。印度也在2005年加入了ITER。ITER建造场所的选择过程花费了很长的时间，最终在2005年定为。法国南部的城市卡达拉舍(Cadarache)，那里是法国原子能委员会的一个重要研究基

7、[3]地。此项目预期将持续30年；10年用于建设，20年用于运行最终用5年的时间退[4][5]役。ITER国际组织将整个工程划分为若干个采购包，每个采购包以KIUA(KiloITERUnitsofAccount)为计量单位。中国需要承担总工程量的9%，涉及到超导、电[6]源、包层、遥控技术和加料系统五大领域的13个采购包。1.2ITER的运行原理以及托卡马克(Tokamak)装置ITER的运行原理和其它的托卡马克(Tokamak)装置（如图1-1）基本相同。[7][8]图1-1托卡马克装置它是在一个环形

8、真空容器中，将氘氚燃料用一种或几种加热方法加热到聚变反2应温区(即1亿度以上)以“点燃”氘氚反应(即使聚变反应释放的能量大于外加热所消耗的能量)，其中涉及到的加热方法主要有欧姆加热、低杂波加热、电子回旋加热和中性束加热。并利用特殊设计的磁场位形将这种高温等离子体稳定地约束在该真空容器内，使释能反应能够长期维持下去。反应开始后，可以利用反应产生的高能α粒子(3.5MeV)来加热不断补充输入系统的冷燃料，而能量为14MeV的快中子则穿越器壁进入