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磁约束聚变堆核安全系统研究与设计
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作者 王芬 张龙 +3 位作者 曹启祥 赵奉超 周冰 王艳灵 《核聚变与等离子体物理》 北大核心 2025年第1期49-57,共9页
建造聚变堆必须要考虑核安全系统的设计,聚变堆最大的安全问题是高能中子和氚的包容。对磁约束聚变堆的特点进行了分析,提出了磁约束聚变堆的核安全功能、核安全系统组成,包括包容系统、多层屏蔽以及包容的保护功能、支持功能;探讨了氚... 建造聚变堆必须要考虑核安全系统的设计,聚变堆最大的安全问题是高能中子和氚的包容。对磁约束聚变堆的特点进行了分析,提出了磁约束聚变堆的核安全功能、核安全系统组成,包括包容系统、多层屏蔽以及包容的保护功能、支持功能;探讨了氚防护措施;针对现有核安全标准中安全部件分级方法对于聚变堆过于复杂,提出了一种新的分级方法,针对聚变设施上的纵深防御层次给出了每一层次对应的目标和措施。可对未来聚变堆的核安全系统设计提供参考。 展开更多
关键词 聚变堆 安全系统 安全分级 纵深防御
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基于积分分析方法对聚变堆启动氚量与所需氚增殖比的评估
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作者 王俊 张龙 李茹烟 《核化学与放射化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期118-124,I0004,共8页
托卡马克聚变堆的主要发展方式包括混合堆、纯聚变堆。关于托卡马克聚变堆氚自持的研究,国内外主要采用平均滞留时间方法进行研究,并且针对聚变功率较低的混合堆的氚自持研究较少。本工作采用更符合实际的积分分析方法分析了混合堆、纯... 托卡马克聚变堆的主要发展方式包括混合堆、纯聚变堆。关于托卡马克聚变堆氚自持的研究,国内外主要采用平均滞留时间方法进行研究,并且针对聚变功率较低的混合堆的氚自持研究较少。本工作采用更符合实际的积分分析方法分析了混合堆、纯聚变堆氚自持的启动氚量、氚增殖比(TBR)要求。研究结果表明:启动氚量、备用氚量与聚变功率具有线性关系,所需TBR与聚变功率呈反比例关系;混合堆聚变功率较低,所需TBR较高,工程实现所需TBR挑战较大,需要通过限制长期氚滞留量以降低所需TBR要求;纯聚变堆聚变功率高,所需TBR较低,工程实现所需TBR挑战较小,但备用氚需求达数十千克,应考虑氚系统的冗余设计或提高氚系统的可靠性、可维护性,以降低备用氚的使用规模;运行因子是聚变堆的一个重要设计指标,在此着重分析了运行因子对所需TBR的影响,并重新定义了一个聚变堆氚自持的关系式,以突出运行因子对氚自持的重要影响。 展开更多
关键词 聚变堆 积分分析方法 启动氚量 所需氚增殖比
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聚变堆事故放射性释放后果评估程序的开发和验证 被引量:1
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作者 崔威杰 张金龙 +1 位作者 栗再新 曹博 《辐射研究与辐射工艺学报》 CAS CSCD 2024年第3期93-105,共13页
氘氚聚变反应被认为是能够最快实现的可控核聚变反应,但氚的使用和中子辐射活化材料带来了放射性安全问题。针对事故状态下氚和放射性粉尘在环境中的迁移规律,建立了以高斯烟团模型为基础,并对干、湿沉积及再蒸发效应进行修正的弥散模... 氘氚聚变反应被认为是能够最快实现的可控核聚变反应,但氚的使用和中子辐射活化材料带来了放射性安全问题。针对事故状态下氚和放射性粉尘在环境中的迁移规律,建立了以高斯烟团模型为基础,并对干、湿沉积及再蒸发效应进行修正的弥散模拟程序ACCTRI。ACCTRI程序计算的浓度和剂量结果与UFOTRI和HotSpot程序的结果十分接近,最大差距不超过一个数量级。与实验结果的比较表明:进行了氚气浮力修正的ACCTRI程序结果更接近实验数据。ACCTRI程序具有较好的准确性,可为聚变堆选址和假设事故分析提供环境放射性安全参考。 展开更多
关键词 聚变堆 放射性粉尘 事故释放 剂量计算
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聚变堆主机系统综合研究厂房建造关键技术研究与应用
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作者 李胜 沈文兵 李闯 《安装》 2024年第S01期34-35,共2页
一、成果研究背景聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)是《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》中优先部署的大科学装置,目标是建成国际核聚变领域参数最高、功能最完备的综合性研究及测试平台(见图1)。该项目包括CFETR磁体和... 一、成果研究背景聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)是《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》中优先部署的大科学装置,目标是建成国际核聚变领域参数最高、功能最完备的综合性研究及测试平台(见图1)。该项目包括CFETR磁体和导体性能研究平台、低温系统、偏滤器研制系统等重要设施设备,对厂房结构与环境微振动、地坪平整度、厂房及设施设备综合接地性能及安装精度等指标均有极高要求,施工难度极大,目前国内外已有的相关研究已不能完全满足工程需求。 展开更多
关键词 国家重大科技基础设施 低温系统 聚变堆 大科学装置 主机系统 偏滤器 设施设备 厂房结构
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美企计划在田纳西州化石燃料电厂建设原型聚变堆
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作者 罗凯文 王兴春 《国外核新闻》 2024年第3期10-10,共1页
【美国TypeOne能源集团网站2024年2月21日报道】2024年2月21日,美国TypeOne能源集团(TOEG)宣布计划在田纳西流域管理局(TVA)BullRun化石燃料电厂建设一座原型仿星器聚变堆。预计这座原型堆将于2025年启动建设,前提是完成环境评估,签署... 【美国TypeOne能源集团网站2024年2月21日报道】2024年2月21日,美国TypeOne能源集团(TOEG)宣布计划在田纳西流域管理局(TVA)BullRun化石燃料电厂建设一座原型仿星器聚变堆。预计这座原型堆将于2025年启动建设,前提是完成环境评估,签署合作协议,并获得建设和运营许可。 展开更多
关键词 环境评估 能源集团 仿星器 聚变堆 TVA 田纳西流域管理局 田纳西州
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美麻省理工学院聚变堆材料研究取得突破
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作者 伍浩松 张焰 《国外核新闻》 2024年第9期5-5,共1页
【美国麻省理工学院网站2024年8月19日报道】美国麻省理工学院近两年研究发现,向金属基体中加入具有更低氦嵌入能的第二相纳米粒子,能够大幅减少聚变堆设备中氦气泡的产生,从而大幅提升设备使用寿命。聚变反应过程中,高能中子会穿透真... 【美国麻省理工学院网站2024年8月19日报道】美国麻省理工学院近两年研究发现,向金属基体中加入具有更低氦嵌入能的第二相纳米粒子,能够大幅减少聚变堆设备中氦气泡的产生,从而大幅提升设备使用寿命。聚变反应过程中,高能中子会穿透真空容器壁,造成辐射损伤并产生大量热量。如果仅考虑中子辐射损伤,真空容器使用寿命可达10年,但现有设备的实际预期寿命仅为6~12个月,原因是受到高能中子照射后,金属内部会产生大量氦原子。 展开更多
关键词 氦原子 真空容器 辐射损伤 麻省理工学院 聚变堆材料 金属基体 高能中子 纳米粒子
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美研发人工智能模型 可实时预测聚变堆等离子体不稳定性
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作者 张焰 伍浩松 《国外核新闻》 2024年第3期13-13,共1页
【美国普林斯顿大学网站2024年2月21日报道】美国普林斯顿大学和普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)研究人员近日已研发可用于实时预测聚变堆等离子体不稳定性的人工智能模型。相关研究成果已刊登在近期出版的科技期刊《自然》上。
关键词 等离子体物理 实时预测 近期出版 科技期刊 人工智能模型 研究成果 聚变堆 《自然》
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聚变堆低活化马氏体钢的发展 被引量:88
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作者 黄群英 郁金南 +2 位作者 万发荣 李建刚 吴宜灿 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 2004年第1期56-64,35,共10页
介绍了国际聚变堆低活化结构材料发展概况及趋势,以及国内发展自己特有的低活化马氏体钢的必要性。介绍了聚变堆结构材料——低活化铁素体/马氏体钢发展的必要性及迫切性,以及目前国际上包括欧洲、日本、美国等在此方面研究的进展概况... 介绍了国际聚变堆低活化结构材料发展概况及趋势,以及国内发展自己特有的低活化马氏体钢的必要性。介绍了聚变堆结构材料——低活化铁素体/马氏体钢发展的必要性及迫切性,以及目前国际上包括欧洲、日本、美国等在此方面研究的进展概况及发展趋势,最后提出了国内发展自己特有的低活化马氏体钢——CLAM钢的必要性,并对目前的研究进展情况做了介绍。 展开更多
关键词 聚变堆 结构材料 低活化 铁素体/马氏体钢
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聚变堆中面向等离子体材料的研究进展 被引量:35
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作者 周张健 钟志宏 +1 位作者 沈卫平 葛昌纯 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期5-8,12,共5页
受控热核聚变能是公认的可以有效解决人类未来能源需求的主要途径之一,经过多年的努力,其研究已经取得很大进展,进入了从物理可行性向工程可行性的验证阶段。决定核聚变能未来发展的一个关键问题是相关的材料问题,尤其是面向等离子体材... 受控热核聚变能是公认的可以有效解决人类未来能源需求的主要途径之一,经过多年的努力,其研究已经取得很大进展,进入了从物理可行性向工程可行性的验证阶段。决定核聚变能未来发展的一个关键问题是相关的材料问题,尤其是面向等离子体材料的发展。评述了国内外目前核聚变实验装置中面向等离子体材料的研究进展。 展开更多
关键词 聚变堆 面向等离子体材料 低Z材料 高Z材料
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聚变堆装置中面向等离子体材料钨涂层的研究进展 被引量:15
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作者 郭双全 葛昌纯 +1 位作者 周张健 刘维良 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期93-97,共5页
钨具有高的熔点、不与氚发生共沉积、与等离子体好的兼容性和低的腐蚀率等优点,是最有前景的一种面向等离子体材料。为了解决面向等离子体材料的制备及其与热沉材料连接问题,涂层技术在实验聚变堆装置中得到广泛应用。评述了目前实验聚... 钨具有高的熔点、不与氚发生共沉积、与等离子体好的兼容性和低的腐蚀率等优点,是最有前景的一种面向等离子体材料。为了解决面向等离子体材料的制备及其与热沉材料连接问题,涂层技术在实验聚变堆装置中得到广泛应用。评述了目前实验聚变堆装置中面向等离子体材料钨涂层的研究进展。 展开更多
关键词 聚变堆 面向等离子体材料 涂层
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我国聚变堆结构材料表面阻氚涂层的研究进展 被引量:11
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作者 张桂凯 向鑫 +5 位作者 杨飞龙 赖新春 严有为 凌国平 陈长安 汪小琳 《核化学与放射化学》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期310-320,共11页
阻氚涂层是聚变堆实现氚自持及氚安全的关键科学与技术问题之一。我国通过国家磁约束聚变能发展研究专项依托国内优势单位部署了阻氚涂层基础问题及工程化技术研发工作。本文介绍了国内外聚变堆结构材料表面阻氚涂层研究进展,重点评述... 阻氚涂层是聚变堆实现氚自持及氚安全的关键科学与技术问题之一。我国通过国家磁约束聚变能发展研究专项依托国内优势单位部署了阻氚涂层基础问题及工程化技术研发工作。本文介绍了国内外聚变堆结构材料表面阻氚涂层研究进展,重点评述了近几年我国在阻氚涂层的材料选择、制备技术及阻滞氢渗透机制三个科学技术问题的研究进展,提出今后的研究方向。目前我国阻氚涂层材料类型以氧化物涂层为主,涂层制备工艺技术在不断优化和更新。Al2O3/FeAl阻氚涂层的电化学沉积铝(ECA)、粉末包埋渗铝(PC)及热浸铝(HDA)等方法的工艺处理规模及涂层阻氚性能在国际上均相对领先。发展了研究阻氚涂层阻滞氢渗透作用机理的方法,将通常基于Fick定律的表象研究方法向原子级方法前推了一步。未来需在考虑涂层制备工艺与基体材料成分、性能的关系及其在复杂形状结构件的适用性基础上,开发长寿命、高阻氚性能的阻氚涂层材料及制备工艺。 展开更多
关键词 聚变堆结构材料 氚渗透 氚安全 阻氚涂层
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水冷聚变堆活化腐蚀产物源项分析程序开发 被引量:8
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作者 张竞宇 李璐 +2 位作者 宋文 付玉 陈义学 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第B05期68-74,共7页
对于采用水冷方式的聚变堆,主要的放射性源项是水冷回路中的活化腐蚀产物,它会对反应堆的屏蔽设计、人员防护以及事故后果产生重要影响。本文为水冷聚变堆开发活化腐蚀产物源项分析程序CATE,该程序基于两项均匀模型构建浓度平衡方程组,... 对于采用水冷方式的聚变堆,主要的放射性源项是水冷回路中的活化腐蚀产物,它会对反应堆的屏蔽设计、人员防护以及事故后果产生重要影响。本文为水冷聚变堆开发活化腐蚀产物源项分析程序CATE,该程序基于两项均匀模型构建浓度平衡方程组,全面考虑了活化腐蚀产物在水冷回路中的主要行为,包括腐蚀、释放、溶解、沉积、活化、衰变、净化等,并采用Runge-Kutta方法对浓度平衡方程组进行数值求解。使用CATE程序对国际热核聚变实验堆(ITER)的偏滤器冷却回路进行建模仿真,计算得到了活化腐蚀产物的成分和放射性活度在冷却剂中和管壁上的分布以及随时间的变化规律。与国际上同类程序PACTITER和TRACT相比,CATE程序的计算结果无论是在数值上还是趋势上都是合理的,可为ITER和CFETR(中国聚变工程实验堆)等的技术评审提供源项数据支持,在增加相应数据库后,还可应用于液态金属冷却反应堆的源项分析。 展开更多
关键词 活化腐蚀产物 水冷聚变堆 源项 CATE程序
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超细晶/纳米晶钨——未来聚变堆面向等离子体材料 被引量:10
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作者 刘凤 李强 +2 位作者 王万景 罗广南 刘伟 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第19期43-48,71,共7页
钨为未来高参数准稳态运行聚变堆最有前景的面向等离子体材料。超细晶/纳米晶结构有可能提高钨材料的热力学性能和抗粒子辐照性能,因而成为一个很有前途的研发方向。深度塑性变形和粉末冶金均已在制备超细晶/纳米晶钨方面开始了初步探索... 钨为未来高参数准稳态运行聚变堆最有前景的面向等离子体材料。超细晶/纳米晶结构有可能提高钨材料的热力学性能和抗粒子辐照性能,因而成为一个很有前途的研发方向。深度塑性变形和粉末冶金均已在制备超细晶/纳米晶钨方面开始了初步探索,深度塑性变形的等通道角挤压法因能制备致密度高、韧脆性能优异、大尺度的块体超细晶/纳米晶钨,极有可能在钨基面向等离子体材料制备方面取得突破。 展开更多
关键词 超细晶/纳米晶钨 深度塑性变形 粉末冶金 面向等离子体材料 聚变堆
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聚变堆增殖包层概念特征比较研究 被引量:11
14
作者 柏云清 陈红丽 +4 位作者 刘松林 宋勇 曾勤 黄群英 吴宜灿 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 2008年第3期249-255,共7页
在广泛调研国际上现有的聚变堆包层概念的基础上,对聚变堆包层的发展现状和需要解决的关键问题进行了总结。从工程可行性、氚增殖提取与控制特征、经济性以及安全和环境影响方面对固态和液态氚增殖剂包层进行了比较分析,系统阐述了各种... 在广泛调研国际上现有的聚变堆包层概念的基础上,对聚变堆包层的发展现状和需要解决的关键问题进行了总结。从工程可行性、氚增殖提取与控制特征、经济性以及安全和环境影响方面对固态和液态氚增殖剂包层进行了比较分析,系统阐述了各种包层概念的优缺点,从现实可行性与发展潜力方面为未来聚变堆包层概念发展提出建议。 展开更多
关键词 聚变堆 固态增殖包层 液态增殖包层
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聚变堆结构材料辐照性能的评价 被引量:5
15
作者 何培 姚伟志 +1 位作者 吕建明 张向东 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期19-26,共8页
针对聚变堆特定的辐照条件,对离子辐照、裂变中子辐照、散裂中子辐照以及聚变辐照装置进行了比较,评述了不同装置的优势和缺点。在没有可用的14MeV中子源时,离子加速器、裂变堆、散裂中子源以及理论模拟在聚变材料辐照效应的研究中具有... 针对聚变堆特定的辐照条件,对离子辐照、裂变中子辐照、散裂中子辐照以及聚变辐照装置进行了比较,评述了不同装置的优势和缺点。在没有可用的14MeV中子源时,离子加速器、裂变堆、散裂中子源以及理论模拟在聚变材料辐照效应的研究中具有不可替代的作用。从离子辐照、裂变中子或散裂中子辐照获得的数据与真实聚变中子辐照结果的对应关系需要通过采用14MeV高通量中子辐照(如IFMIF)来证实。功能强大、经济性好的聚变材料辐照装置的建立及多尺度数值模拟的发展是聚变材料走向聚变堆应用的必由之路。 展开更多
关键词 聚变堆 结构材料 离子辐照 中子辐照
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聚变堆液态金属锂铅包层多功能涂层研发 被引量:6
16
作者 黄群英 宋勇 +7 位作者 郭智慧 严资林 李春京 王永亮 吴宜灿 周新贵 李合琴 巨新 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 2008年第3期256-262,共7页
液态金属锂铅包层是目前国际上聚变堆包层设计研究的主要方案之一,结构材料表面制备涂层是降低锂铅包层中的氚渗透率、液态锂铅腐蚀及磁流体动力学(MHD)效应的重要技术之一。本文主要从涂层材料及其制备工艺两个方面重点介绍了国内外在... 液态金属锂铅包层是目前国际上聚变堆包层设计研究的主要方案之一,结构材料表面制备涂层是降低锂铅包层中的氚渗透率、液态锂铅腐蚀及磁流体动力学(MHD)效应的重要技术之一。本文主要从涂层材料及其制备工艺两个方面重点介绍了国内外在液态锂铅包层涂层材料研发方面的进展概况,并对涂层技术发展进行了展望,最后提出了中国发展液态锂铅包层涂层的规划建议。 展开更多
关键词 聚变堆 锂铅包层 涂层
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聚变堆结构材料SiC/SiC的研究进展 被引量:2
17
作者 于海蛟 周新贵 +3 位作者 张炜 王洪磊 赵爽 罗征 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第23期104-108,共5页
SiC/SiC复合材料具有优异的高温强度、抗蠕变性能、耐腐蚀和热冲击性能、假塑性断裂行为以及在聚变环境下固有的低诱导放射性和放射余热,被公认为是聚变堆结构的候选材料,在国际上很多反应堆概念设计中颇受瞩目。综述了几十年来世界范... SiC/SiC复合材料具有优异的高温强度、抗蠕变性能、耐腐蚀和热冲击性能、假塑性断裂行为以及在聚变环境下固有的低诱导放射性和放射余热,被公认为是聚变堆结构的候选材料,在国际上很多反应堆概念设计中颇受瞩目。综述了几十年来世界范围内对聚变堆包层结构应用背景下的SiC纤维、SiC单体、纤维-基体界面以及SiC/SiC复合材料的研究进展,阐述了对该复合材料辐照效应的研究现状,并在此基础之上指出了目前SiC/SiC复合材料应用于聚变堆包层结构材料的限制因素。 展开更多
关键词 SiC/SiC 聚变堆 结构材料 进展
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聚变堆中碳原子在碳氢薄膜表面再沉积行为的分子动力学模拟研究 被引量:4
18
作者 赵成利 孙伟中 +8 位作者 刘华敏 张浚源 吕晓丹 秦尤敏 宁建平 贺平逆 潘宇东 苟富均 Cheng-li Wei-zhong Hua-min Jun-yuan L(U) Xiao-dan You-min Jian-ping Ping-li Yu-dong Fu-jun 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期312-316,共5页
利用分子动力学方法模拟了碳原子与碳氢薄膜的作用过程。探讨了不同入射能量对碳原子与碳氢薄膜相互作用的影响。模拟结果表明碳原子与碳氢薄膜作用会在表面形成碳薄膜。随着入射能量的增加,碳薄膜厚度变薄。在碳薄膜中碳原子的成键形... 利用分子动力学方法模拟了碳原子与碳氢薄膜的作用过程。探讨了不同入射能量对碳原子与碳氢薄膜相互作用的影响。模拟结果表明碳原子与碳氢薄膜作用会在表面形成碳薄膜。随着入射能量的增加,碳薄膜厚度变薄。在碳薄膜中碳原子的成键形式主要为Csp2-Csp2和Csp2-Csp3,随入射能量的增加,碳原子键价结合形式从Csp2-Csp2向Csp2-Csp3转化。 展开更多
关键词 聚变堆 碳原子 碳氢 薄膜表面 沉积行为 分子动力学方法 模拟研究 fusion REACTOR dynamics simulation 入射能量 碳薄膜 作用过程 结合形式 相互作用 模拟结果 薄膜作用 薄膜厚度 原子键
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聚变堆氚分析程序TAS1.0的设计与开发 被引量:3
19
作者 倪木一 宋勇 +2 位作者 黄群英 吴宜灿 FDS团队 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 2009年第4期355-361,共7页
氚是聚变堆的重要燃料之一,对聚变堆氚系统进行分析从而实行有效的氚控制是聚变研究的重要内容之一。在中国系列液态金属锂铅包层聚变堆概念设计研究基础上,利用现代软件工程方法及面向对象技术设计思想,发展了聚变堆氚分析程序TAS1.0,... 氚是聚变堆的重要燃料之一,对聚变堆氚系统进行分析从而实行有效的氚控制是聚变研究的重要内容之一。在中国系列液态金属锂铅包层聚变堆概念设计研究基础上,利用现代软件工程方法及面向对象技术设计思想,发展了聚变堆氚分析程序TAS1.0,可用于聚变堆氚自持分析、氚燃料管理及氚安全性分析与研究,并可为聚变堆包层及燃料循环系统设计与分析提供技术支持。通过一系列的测试校验,表明了该程序的正确性与有效性。本文主要介绍该程序的系统设计、技术特点与程序测试。 展开更多
关键词 聚变堆 氚分析 燃料循环
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聚变堆包层流动锂液帘与堆芯兼容性评估 被引量:2
20
作者 邓柏权 黄锦华 +1 位作者 彭利林 严建成 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2003年第3期170-175,共6页
运用零维模型分析了液态锂作为包层流动液帘与堆芯等离子体的兼容性,得到了液态锂工作温度对堆芯有效平均等离子体电荷Zeff、燃料稀释以及聚变功率之间的关系。结果表明在正常工作情况下,液态锂的蒸发对Zeff的影响不是很严重,但对燃料... 运用零维模型分析了液态锂作为包层流动液帘与堆芯等离子体的兼容性,得到了液态锂工作温度对堆芯有效平均等离子体电荷Zeff、燃料稀释以及聚变功率之间的关系。结果表明在正常工作情况下,液态锂的蒸发对Zeff的影响不是很严重,但对燃料稀释和聚变功率的影响却较为敏感。在具有较高功率密度的反剪切位形聚变实验增殖堆FEB E设计方案Ⅱ的条件下,计算了液态锂的流速与它表面最大温升的关系,结果表明,即便对0.5m·s-1的低速流动液态锂,其蒸发对聚变等离子体的影响甚微。最后对氢同位素饱和状态下液态锂包层表面的溅射作了初步的讨论。 展开更多
关键词 聚变堆 包层流动锂液帘 兼容性评估 零维模型 液态锂 有效平均等离子体电荷
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