聚变示范堆热电转换效率分析及CO2冷却固态包层热性能评估

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摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 各国DEMO聚变堆研究进展

1．2．1 各国DEMO聚变堆简介

1．2．2 DEMO聚变堆热电转换效率

1．3 DEMO聚变堆包层发展现状

1．3．1 各国固态包层方案与冷却剂类型介绍

1．3．2 以二氧化碳作为冷却剂的特点

1．4 本文的研究意义和目的

第2章 聚变示范堆综合系统整体设计

2．1 PHTS主热传输系统设计

2．1．1 PHTS主热传输系统重要设备

2．1．2 PHTS主热传输系统回路设计

2．2 IHTS储热换热系统

2．3 PCS能量转换系统

2．4 本章小结

第3章 聚变示范堆热电转换效率分析

3．1 氮气和二氧化碳对聚变示范堆热电转换效率对比与分析

3．1．1 热源和系统参数描述

3．1．2 计算方法和分析模型

3．1．3 计算结果比较和分析

3．2 偏滤器和真空室的冷却剂对热电转换效率影响

3．2．1 偏滤器和真空室在能量转换系统中模型的重建

3．2．2 结果和分析

3．3 包层的冷却剂参数对热电转换效率影响

3．3．1 提高包层出口温度对热电转换效率影响

3．3．2 同时提高包层入口和出口温度对热电转换效率影响

3．3．3 包层出口温度为600℃时不同蒸汽压力对热电转换效率影响

3．3．4 二氧化碳为冷却剂时，包层回路压降对热电转换效率影响

3．4 本章小结

第4章 以CO2为冷却剂的CCPB固态包层第一壁热工水力分析

4．1 CCPB包层第一壁分析模块选择和分析方法

4．2 第6号内包层第一壁热工水力分析

4．2．1 计算模型、网格和热源

4．2．2 分析结果以及流道壁面粗糙度影响

4．2．3 来自粒子部分的热流密度敏感性分析

4．3 第15号包层第一壁热工水力分析

4．3．1 计算模型、网格和热源

4．3．2 来自辐射热流密度敏感性分析

4．4 典型包层(赤道面第12号)第一壁热工水力分析

4．5 本章小结

第5章 CCPB赤道面典型包层热工水力分析与优化

5．1 典型包层模块热工水力分析

5．1．1 材料选择和设计限制

5．1．2 计算模型、网格和边界条件

5．1．3 结果与讨论

5．2 典型包层模块优化及分析

5．2．1 优化1：增大Pin的尺寸

5．2．2 优化2：优化Pin的尺寸、数量和添加石墨棒

5．3 CCPB固态包层联箱热分析

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 本文研究成果

6．2 本文特色和创新点

6．3 展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果