聚变堆包层流动锂液帘与堆芯兼容性评估

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。     

磁约束聚变堆及ITER实验包层模块设计研究进展

目前国际上代表性的磁约束聚变反应堆设计包括美国的ARIES系列和APEX系列、欧洲的PPCS系列、日本的SSTR系列、中国的FDS系列设计,以及国际合作的国际热核聚变实验堆等。这些设计研究涉及到聚变能科学技术发展的各个方面,包括聚变实验堆、商用示范堆和商用动力电站等的设计研究、相关物理和技术发展以及相关的能源技术与经济策略研究等。简要介绍了上述设计研究领域的现状和发展趋势。The uhimate goal of the fusion program is to develop large scale power plants for the production of electricity. At present, there are many representative designs of magnetic confinement fusion reactors in the world,e.g. ARIES and APEX in USA, PPCS in EU, SSTR in Japan, FDS in China, and International Thermonuclear Experimental Reactor （ITER）. These studies cover many aspects on fusion experimental reactors, DEMO reactors, and commercial fusion power plants, including plasma physics, blanket technologies, material behavior, and technologies required to construct and operate such complex plants. The study status and development strategy in various countries are summarized and reviewed.     

等离子体破裂工况下的聚变堆包层组件电磁分析

在聚变堆中,包层是真空室内的核心部件之一,它直接面对等离子体,工作环境十分恶劣。利用ANSYS 软件的矢量电磁法,计算了中国聚变工程实验堆(CFETR)包层在离子体破裂和垂直位移事件中感应的涡电流和电磁力。介绍了建模、电流源加载、边界条件的设置、求解和计算结果。这为今后包层组件结构的详细设计和优化提供了必要的参考数据和方法。     

聚变堆液态包层增殖区铅锂与氦气多流场耦合换热特性研究

采用三维计算流体动力学(CFD)方法对聚变堆液态包层增殖区高温液态铅锂与结构内高压氦气耦合换热进行数值模拟。建立了充放式高压氦气回路和换热实验段,开展了包层典型工况下液态铅锂与氦气多流场耦合换热对比实验验证。研究了氦气压力和增殖区铅锂入口温度、核热功率密度变化时的流动与传热特性及其影响规律,获得了氦气与RAFM钢壁面、液态铅锂与RAFM钢壁面之间的换热系数和换热关联式,为液态包层的设计研发提供了参考依据。     

铀基聚变-裂变混合堆次临界能源包层有限元力学分析

次临界能源包层是聚变-裂变混合堆的重要部件,对其进行力学特性分析研究是确保整个反应堆正常运行的关键。本文利用有限元分析软件对次临界能源包层的第一壁结构、支撑固定结构的相关零部件开展了初步的力学分析,得到了各零部件相关结构的最大应力值、应力分布云图和变形分布云图,其中支撑结构的最大应力位于加强筋板与圆柱定位销的连接处,应力值为310.2 MPa;第一壁的最大应力位于“U”形流道拐角处,应力值为240.7 MPa;按相应的评价准则进行结构的强度和刚度校核,计算结果表明次临界能源包层各零部件能够满足计算工况下的强度和刚度要求。     

聚变-裂变混合堆快裂变包层与抑制裂变包层的比较

以生产核燃料为主要目的的聚变-裂变混合堆包层,可采用两种不同的设计方案:快裂变包层和抑制裂变包层。它们各具有其长处和不足。本文以两个典型的包层结构为例,作了快裂变包层和抑制裂变包层的中子学计算和对比分析。其结果可作为包层选型设计及技术可行性、安全性、经济性分析的参考。     

二维准晶顶角模型的电子性质

本文研究构造在Penrose晶格上的顶角模型的电子性质。对有对称心的Penrose晶格,引入一相似变换,将紧束缚哈密顿量约化成分块对角的形式,以此化简了本征能量和本征态的数值计算,并且根据这一约化确定约三分之二的能量本征态是双重简并的,而另外三分之一的态是非简并的。用Household方法和改进的Dean方法数值求解了本征能量和本征态,并用二阶矩,反参加比和波函数空间分布等方法研究了电子态的局域性质,发现三种类型的电子态(延展态、中间态和局域态)共存于二维准晶中。此外,还对能谱中的高简并态进行了研究。 关键词：     

多种修正的SA模型对二维分离流动的预测性能

采用6种不同SA模型及其与QCR2000和QCR2013方法的混合模型对低速驼峰流动进行数值模拟,并与实验及LES模拟结果对比,以分析各湍流模型对二维分离流动的预测性能.结果表明:各种SA模型普遍存在过大预测分离、速度亏损恢复较慢、雷诺切应力峰值过小等问题.各种模型给出的分离区形态基本一致,原始SA模型对分离大小的预测...     

准二维钙钛矿太阳能电池的研究进展

目前,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已超过25％,飞速提升的效率使得人们越来越期待商业化的应用,但钙钛矿材料的稳定性问题却是其商业化所面临的最大挑战,准二维钙钛矿有望解决这一问题.利用大的有机间隔阳离子的疏水性和热稳定性,以及更高的晶体形成能和更加稳固的结构,准二维钙钛矿能够有效提高钙钛矿的稳定性.此外,准二维钙钛矿对...     

简化理论研究液态包层通道插件流体MHD效应

基于先前的普通管道中的MHD效应的实验结果和质量守恒定律(或液态流体不可压缩原理)、洛仑磁力定律和电荷守恒定律,再利用有源网络等效方法,发展出一种简化而有效的分析带通道插件(FCI)管道的磁流体动力学(MHD)效应的方法。简化理论预测结果表明：采用FCI可有效地降低MHD压降;FCI的电导率存在一个临界值时,当大于这个值时,中心区流速将小于边界区流速;管道结构、FCI电导率、液态金属种类等存在着一个最佳组合参数,能最有效地减少MHD压降。     

磁约束聚变堆次临界包层概念设计研究进展

为使磁约束聚变堆实现能量放大与氚自持,在其等离子体区周围设置次临界包层和产氚包层。采用天然铀合金燃料、轻水作冷却剂兼慢化剂,内嵌压力管式的次临界包层设计方案,通过对包层物理性能、结构概念设计、热工水力性能和安全分析,表明该方案可将聚变能量放大10倍以上,氚增殖比大于1.15,具有天然的临界安全性和良好余热安全性能。立足于近中期可利用的聚变技术,力争实现聚变能源的提前商用,为我国能源可持续发展提供一种有竞争力的技术选项。     

ITER驱动混合堆次临界包层燃料区结构设计与分析

基于国际热核聚变实验反应堆磁约束聚变-裂变混合能源系统次临界包层的物理-热工设计结果,提出了聚变-裂变混合堆次临界包层燃料区结构设计方案,包括纵骨支撑结构、燃料区结构和锆包壳结构。运用Pro/e建模软件建立了次临界包层燃料区结构模型,并利用ANSYS-workbench mechanical有限元分析软件对纵骨式支撑结构开展了初步力学分析,得到了燃料部件和纵骨式多层支撑结构的最大Tresca应力值、应力分布云图和总变形量,其中最大应力为87.04 MPa,最大变形量为0.17 mm。按照第3强度理论校核,计算结果表明纵骨式次临界包层结构各部件能够满足强度要求。     

离子温度梯度模湍流的带状流最小自由度模型

在离子温度梯度模(ITG)湍流背景中,通过最小自由度模型中模耦合方式产生带状流,对此模型做了动力学稳定性分析及数值求解.并在此基础上初步探讨了湍流中漂移波与带状流的能量转移,以及雷诺协强与带状流的关系. 关键词： 等离子体 离子温度梯度模 湍流 带状流     

非均匀磁场中自由表面液态射流的MHD稳定性分析

基于在液态金属实验回路上的实验,对非均匀磁场中液态金属射流的MHD稳定性进行了研究,建立了一个描述射流性能的简化模型。由此简化模型所得的结果与从实验获得的结果相比较表明,它们相当吻合,并发现在此液态金属射流中存在一个固有稳定性区域。     

The modeling of small scales in two-dimensional turbulent flows: A statistical mechanics approach

In previous work we have defined statistical equilibrium states for 2D incompressible Euler equations. We study here the relaxation process toward equilibrium. This leads to a natural modeling of the small scales in turbulent flows, which might be relevant for meteorological and oceanographic applications. Numerical simulations illustrating the performance of these new models are presented.     

液态锡对低活化马氏体/铁素体钢CLF-1的腐蚀行为研究

采用背散射电子扫描显微镜、电子衍射能谱和X射线衍射等分析方法,研究了浸泡在300～700℃的液态锡(Sn)中24h后的低活化马氏体/铁素体钢CLF-1的腐蚀行为。研究结果表明,在所有测试温度下液态锡对CLF-1钢表面均有不同程度的腐蚀,主要腐蚀机制为化合溶解腐蚀。铬(Cr)以单质形式溶解沉淀,液态锡与铁在CLF-1钢表面反应生成由铁锡化合物构成的腐蚀层。当温度低于500℃时,腐蚀层厚度近似为一常量,约8μm,化学成分为FeSn₂。当温度高于500℃时,腐蚀层厚度随温度线性增加,腐蚀层呈双层结构,分别为CLF-1边界处的FeSn层和覆盖在其表面的FeSn₂层。     

高斯-谢尔模光束在大气湍流中传输的相干特性研究

文章分析了高斯-谢尔光束在大气湍流中传输时相干长度的变化, 并与真空传输做比较, 真空传输相干长度的变化只与光源参数有关, 大气湍流中传输相干长度的变化受光源参数和湍流的共同影响. 真空传输光束扩展造成相干长度增大; 大气湍流中, 传输距离较短时, 相干长度由于光源扩展而增加, 当传输距离较大时, 湍流效应增强引起相干长度下降. 因此, 单纯从相干长度方面分析大气湍流带来的影响不够完备. 为排除光源扩展影响, 利用相干长度与光斑尺度的比值进行分析, 发现大气湍流会造成比值的下降. 在数值仿真的基础上对上述结果给出了解释. 关键词： 部分相干 大气湍流 高斯-谢尔模 光束扩展