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氘氚聚变中子发生器旋转氚靶传热特性研究

王刚 于前锋 王文 宋钢 吴宜灿

氘氚聚变中子发生器旋转氚靶传热特性研究

王刚, 于前锋, 王文, 宋钢, 吴宜灿
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  • 强流氘氚中子发生器可用于模拟聚变堆中子环境, 对于开展聚变堆包层材料相关实验研究具有重要意义. 本文提出了一种用于1012 n·-1量级氘氚中子发生器HINEG (high intensity neutron generator)的旋转氚靶系统设计方案, 并对其技术难点和强化传热方法进行了介绍. 为考查该氚靶系统的传热特性, 利用Computational Fluid Dynamics方法对冷却水层厚度、冷却水流速和氚靶系统旋转速度对靶面冷却的影响进行了分析, 并对不同热功率密度下靶面的传热过程进行了研究. 结果显示, 大的水层厚度、大的冷却水流速和高的靶系统旋转速度有利于靶面的冷却, 但水层厚度和水流速的变化对靶面传热影响较小. 一定条件下靶面所承受的热功率密度不能超过某个限值.
    • 基金项目: 中国科学院科研装备研制项目(批准号: Y2010009)资助的课题.
    [1]

    Wu Y C, FDS Team 2009 Fusion Engi. Des. 84 1987

    [2]

    Wu Y C, FDS Team 2007 J. Nucl. Mater. 367 1410

    [3]

    Wu Y C, FDS Team 2006 Fusion Engi. Des. 81 2713

    [4]

    Wu Y C, FDS Team 2007 Nucl. Fusion 47 1533

    [5]

    Wu Y C, FDS Team 2007 Fusion Engi. Des. 82 1893

    [6]

    Wu Y C, Qian J, Yu J 2002 J. Nucl. Mater. 307 1629

    [7]

    Wu Y C, FDS Team 2009 J. Nucl. Mater. 386 122

    [8]

    Qiu L, Wu Y, Xiao B, Xu Q, Huang Q, Wu B, Chen Y, Xu W, Chen Y, Liu X 2000 Nucl. Fusion 40 629

    [9]

    Wu Y C, FDS Team 2008 Fusion Engi. Des. 83 1683

    [10]

    Wu Y C, Xie Z, Fischer U 1999 Nucl. Sci. Eng. 133 350

    [11]

    Ramey D W, Adair H L 1983 IEEE Trans. Nucl. Sci. 30 1575

    [12]

    Logan C M, Heikkinen D W 1982 Nucl. Instrum. Methods 1982 200 105

    [13]

    Voronin G, Kovalchuk M, Svinin M, Solnyshkov A 1994 Proceedings of EPAC 94 London, UK, June 27-July 1, 1994 p2678

  • [1]

    Wu Y C, FDS Team 2009 Fusion Engi. Des. 84 1987

    [2]

    Wu Y C, FDS Team 2007 J. Nucl. Mater. 367 1410

    [3]

    Wu Y C, FDS Team 2006 Fusion Engi. Des. 81 2713

    [4]

    Wu Y C, FDS Team 2007 Nucl. Fusion 47 1533

    [5]

    Wu Y C, FDS Team 2007 Fusion Engi. Des. 82 1893

    [6]

    Wu Y C, Qian J, Yu J 2002 J. Nucl. Mater. 307 1629

    [7]

    Wu Y C, FDS Team 2009 J. Nucl. Mater. 386 122

    [8]

    Qiu L, Wu Y, Xiao B, Xu Q, Huang Q, Wu B, Chen Y, Xu W, Chen Y, Liu X 2000 Nucl. Fusion 40 629

    [9]

    Wu Y C, FDS Team 2008 Fusion Engi. Des. 83 1683

    [10]

    Wu Y C, Xie Z, Fischer U 1999 Nucl. Sci. Eng. 133 350

    [11]

    Ramey D W, Adair H L 1983 IEEE Trans. Nucl. Sci. 30 1575

    [12]

    Logan C M, Heikkinen D W 1982 Nucl. Instrum. Methods 1982 200 105

    [13]

    Voronin G, Kovalchuk M, Svinin M, Solnyshkov A 1994 Proceedings of EPAC 94 London, UK, June 27-July 1, 1994 p2678

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出版历程
  • 收稿日期:  2014-08-28
  • 修回日期:  2014-12-29
  • 刊出日期:  2015-05-05

氘氚聚变中子发生器旋转氚靶传热特性研究

  • 1. 中国科学院核能安全技术研究所, 中子输运理论与辐射安全重点实验室, 合肥 230031
    基金项目: 

    中国科学院科研装备研制项目(批准号: Y2010009)资助的课题.

摘要: 强流氘氚中子发生器可用于模拟聚变堆中子环境, 对于开展聚变堆包层材料相关实验研究具有重要意义. 本文提出了一种用于1012 n·-1量级氘氚中子发生器HINEG (high intensity neutron generator)的旋转氚靶系统设计方案, 并对其技术难点和强化传热方法进行了介绍. 为考查该氚靶系统的传热特性, 利用Computational Fluid Dynamics方法对冷却水层厚度、冷却水流速和氚靶系统旋转速度对靶面冷却的影响进行了分析, 并对不同热功率密度下靶面的传热过程进行了研究. 结果显示, 大的水层厚度、大的冷却水流速和高的靶系统旋转速度有利于靶面的冷却, 但水层厚度和水流速的变化对靶面传热影响较小. 一定条件下靶面所承受的热功率密度不能超过某个限值.

English Abstract

参考文献 (13)

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