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【6h】

ITER中国氦冷固态增殖剂实验包层模块中子学设计

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世界上第一座国际热核实验堆（International Thermonuclear ExperimentalReactor，ITER）的目标是建造一个可自持燃烧的托卡马克实验聚变堆，以验证热核聚变能的科学和工程可行性，并对应用核聚变能所需的关键技术进行试验。 实验包层模块（Test Blanket Module，TBM）是将在ITER 装置上进行实验的关键部件，是验证DEMO 聚变堆包层技术的重要实验平台。由于TBM 将承受极强中子辐照，TBM中的大量问题都与中子学相关，所以中子学计算在TBM 设计中非常重要。 论文以TBM中子学设计为目标，简要介绍了ITER 计划的历史和氦冷固态增殖剂实验包层模块（HC-SB TBM）。以ITER中国氦冷固态氚增殖剂实验包层模块（CH HC-SB TBM）设计描述报告（DDD）中的实验包层模型作为研究对象，利用中子学输运计算程序ONEDANT、TWODANT，完成了CH HC-SB TBM的一维和二维中子学初步设计，得到了相关设计参数、基本几何布置、材料成分等。在此基础上，对不同的一维、二维计算模型进行了计算和比较。论文运用一维中子学计算程序ONEDANT对设计描述报告中的中子学设计方案进行了优化，并给出最终的优化方案。通过计算和分析，得出如下结论： 1. 在聚变堆中子学的设计中，一维计算程序ONEDANT 可以方便地描述系统径向几何，计算快捷，在方案筛选和定性比较方面是合适的。二维计算程序TWODANT 可以更真实地描述象托卡马克装置这样极其复杂的几何位形，因而得到的计算的结果更加真实可靠。 2. 在中子壁负载为0.78MW/m2，TBM为1/4 ITER 实验窗口大小的情况下，得到一维的TBR=1.15，最大功率密度是8.9MW/m3，氚产生率为2 10 07 . 2 ? × g/d。二维的TBR=1.03，最大功率密度为7.9MW/m3，氚产生率为2 10 85 . 1 ? × g/d。这些设计参数基本满足中子学设计要求。 3.提出了不同包层的中子学概念设计，得到的最终设计方案能更好满足要求。最后，论文提出了今后进一步工作的设想。

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