中国氦冷固态增殖剂试验包层模块第一壁的改进设计与分析-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--0230-05中国氦冷固态增殖剂试验包层模块第一壁的改进设计与分析王琦杰，曹启祥，赵周，冯开明(核工业西南物理研究院，成都610041)摘要：根据中国氦冷固态增殖剂试验包层模块(CHHCCBTBM)设计方案，对TBM第一壁进行改进设计，在ITER相应运行工况条件下，进行了热工水力及应力计算与分析。分析结果表明，改进后的第一壁要求、最大应力值和在最高温度、冷却剂压降及应力分布方面，表现

2、均优于原设计方案第一壁。关键词：ITER；TBM第一壁；热工水力；应力；安全分析中图分类号：TL626文献标识码：A1引言2结构设计建造ITER的一个主要目标是为了证明聚变堆2．1设计要求相关增殖包层概念的可行性，根据ITER-FEAT《概目前HCCBTBM结构外形设计已经初步完成，略设计报告》⋯的描述：ITER是实验氚增殖包层概HCCBTBM主要由大后板和4个子模块组成，其念将是未来聚变反应堆实现氚自持、高热量的提取中每个子模块由第一壁、盖板、子模块后板、增殖和转化为电能的重要实验平台。为了实现这一目区、冷却板等组成，如图l所示[2】0标，各个参与国将提供各自设计的试验

3、模块在ITER由于第一壁是包层主要的面对等离子体部件，上试验。它的安全可靠性直接影响包层模块的稳定性。第一中国氦冷却固态增殖剂试验包层模块(CH壁在结构上直接承受表面热负载和中子壁负载，这HCCBTBM)设计主要是为了检验将来的中国示范将在结构材料产生热负载和热沉积。在包层模块聚变堆包层项目的增殖氚技术。CHHCCBTBM的中，第一壁的设计采用U型壁的设计方案，在u结构和尺寸是以ITER1／2实验窗口为设计基准。型壁上设计了由冷却管道来冷却等离子体区辐射CHHCCBTBM采用的是陶瓷氚增殖／氦冷／铁素体来的热负载。第一壁主要应实现的功能是：钢结构的这种设计方案，该设计针对

4、的是NT．TBMa．能保持等离子体低有效z和低杂质污染的模块及其辅助系统【2】。表面。本文在热工水力计算出基本参数的设计基础b．在正常工况下，能承受来自等离子体的热辐上，对HCCBTBM第一壁原设计进行了改进，并射、中子辐照和带电粒子轰击。与原设计方案结果进行分析比较，最后给出一个可c．在非正常工况下，为防止TBM内部部件与行的改进第一壁设计方案。等离子体的直接接触和逃逸电子，必须提供适当的屏蔽保护。收稿日期：2013—10—11；修订日期：2014_04_02作者简介：王琦杰(1983一)，男，湖北黄冈人，硕士，研究方向：TBM设计与分析。核聚变与等离子体物理第34卷减

5、少了25％，最大应力同样位于面向等离子体区第一壁复杂，这也需要今后在各方面都进行考虑来域，且在两侧壁的应力值也明显小于原方案第一壁取舍。侧壁应力。由此可见，改进后的第一壁在应力方面要优于原第一壁方案。参考文献：[1】BoceacciniLV，AlbrechtH，BerardinucciL，eta1．DesigndescriptiondocumentfortheEuropeanheliumcooled4结论pebblebed(HCPB)testblanketmodule[R】．ContributiontoITERFEATFinalDesignReportStatus．通过以

6、上计算分析表明，ITER运行时，在相2001．同工况下，改进后的HCCBTBM第一壁设计优于[2】FengKaiming，ZhangGuoshu,HuGang，eta1．DesigndescriptiondocumentfortheChineseheliumcooledsolid原第一壁设计方案，改进后的第一壁峰值温度、冷breedertestblanketmodulefR】．Chengdu：却剂压降和最大应力值均低于原方案第一壁，减少SouthwesternInstituteofPhysics。2013．【3】WangPinghuai，ChenJiming，FuHaiy

7、ing．Charac—的幅度分别为2％、90％和25％。除此之外，由于terizationofCLF—lsteel『R1．Chengdu：SouthwesternInstituteofPhysics，2009．改进后的第一壁进出口数量减少到原第一壁方案f41GiancarliLuciano，ShuteMalcolm，ChiocchioStefano，et的一半，将大大减少大HCCBTBM后板的设计难a1．SRD一56(testblanketmodulessystem)fromDo0RS度。需要说明的是，为了简化计算分析，本文中