中国氦冷固态增殖剂试验包层模块1×4方案子模块后板结构设计-论文.pdf

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1、第34卷第3期核聚变与等离子体物理Vo1．34，No．32014年9月NuclearFusionandPlasmaPhysicsSep．2014文章编号：0254-6086(2014)03-0224-06中国氦冷固态增殖剂试验包层模块lx4方案子模块后板结构设计赵周，胡恻，王琦杰，曹启祥，张国书，冯开明(核工业西南物理研究院，成都610041)摘要：针对中国氦冷固态增殖剂试验包层模块(CHHCCBTBM)，提出了新的Ix4结构设计方案，在此基础上对TBM模块的核心部件子模块及其复杂的后板系统进行了详细的结构设计

2、，并对子模块的后板系统进行了初步的结构承压分析。关键词：CHHCCBTBM；Ix4方案；子模块结构设计；后板系统；承压分析中图分类号：TL627文献标识码：A1引言由大后板系统封装形成一个整体的模块。2x6方案国际热核实验反应堆(ITER)是用来验证聚变在整体结构上还是很复杂，结构材料RAFMs钢所能源科学技术可行性的一个国际合作研究计划项占比重也很大(这在一定程度上影响到了TBM模块目。ITER的一个重要功能就是测试产氚TBM模块。的中子学性能)，而ITER装置由于纵场波纹度的限中国氦冷固态增殖剂试验包层模块

3、(CHHCCB制则对TBM模块结构材料RAFMs钢的重量提出了一定的限制性条件[引，因此为了简化模块结构的TBM)作为ITER项目的—个测试模块，其主要目标就是为了实验验证和获取氚增殖的相关技术，这对复杂性并降低模块结构材料的重量该方案必须进中国未来发展自己的聚变实验示范堆非常重要。对行改进。在此限定要求下，作者提出了CHHCCB于CHHCCBTBM模块，Be小球和陶瓷Li4SiO4TBM模块新的1x4结构设计方案。小球分别用作中子倍增剂和氚增殖剂，氦气则作为2子模块及其后板结构设计冷却剂(正常工作压力8MPa

4、，进／出口温度2．1整体描述300／500~C)和载氚气体(添加1／1000的氢气，工作压力约0．1MPa，进口温度约400~(2)，低活化铁素体／CHHCCBTBM1x4设计方案如图l所示，TBM环向宽度和极向高度尺寸分别为462mm和马氏体钢(RAFMs)由于其低活化以及优良的热机械性能而被选作结构材料⋯。1670mm[这与ITER赤道窗口插塞部件(PortPlug)的前部边框上下左右将保持有15mm的间隙[411，径向CHHCCBTBM模块结构设计经过先前陆续的优化改进，最近的结构方案为2x6[2]，在这

5、种设长度尺寸约为492mm；1x4TBM沿极向共有4个独立的氚增殖子模块(子模块极向之间留有约计方案中，TBM部件第一壁、盖板和格架组成模块包层盒，再插进2x6个外围被结构材料包裹里面10ram的变形间隙)，4个子模块再通过与TBM大后板连接形成一个完整的模块。子模块是TBM的填充Be小球和Lisio4小球的氚增殖子模块，而后收稿日期：2013-09—24；修订日期：20l4-04-o3作者简介：赵周(1977一)，男，陕西蒲城人，高级工程师，博士，主要从事聚变堆结构设计及分析方面的研究工作。第3期赵周等：中国

6、氦冷固态增殖剂试验包层模块Ix4方案子模块后板结构设计229可以看出冷却剂腔体1和腔体2最大总应力处[2】FengKM，PanCH，ZhangGS，eta1．ProgressondesignandR&Dforhelium-cooledceramicbreederTBMin的和尸l+尸b都小于各自的一次许用应力要求，可China[J]．FusionEngineeringandDesign，2012，87：1138．以满足RCC—MR规范的相应要求。【3】GiancarliL，ShuteM．SRD-56(testb

7、lanketmodulessystem)fromDOORS(v3．3)【R]．ITERj)_28B3A7，3小结2O12．[4】KimBY，CampbellD，GiancarliL，eta1．Design针对最新提出的CHHCCBTBMl×4结构设计descriptiondocumentforTBMportplug(frameand方案，完成了TBM核心部件子模块的初步结构设dummyTBM)CDR(V1．1)[R】．ITER．_D—GLBQJM，20l3．计，子模块总体采用双u形Li4SiO4球床区对称分[5

8、】冯开明，张国书，栗再新，等．中国氦冷固态增殖剂实布、周围填充Be球床、外围由第一壁等部件组成验包层模块设计描述报告(第三版)【R]．成都：核工业的包层盒直接包裹的结构形式。在子模块承担复杂西南物理研究院，2013．分流功能的后板系统设计中，冷却剂腔体1利用了【6】HermsmeyerS，GordeevS，Kleefeldteta1．Improvedheliumcooledpebble