磁約束聚變堆包層瞬態(tài)安全特性分析研究.pdf

1、包層是影響聚變堆安全最關(guān)鍵的部件之一，兼具產(chǎn)氚、排熱以及包容放射性物質(zhì)的功能，因此包層的安全決定著聚變堆的安全。瞬態(tài)安全分析是獲得建造和運(yùn)行許可證的必要條件之一。本文從聚變堆安全目標(biāo)出發(fā)，利用基于功能的安全分析方法對聚變堆不同包層的瞬態(tài)安全進(jìn)行分析，找出影響聚變堆安全最重要的因素和實現(xiàn)安全目標(biāo)的關(guān)鍵途徑。
　　 本研究通過對聚變堆安全原理的分析，給出了聚變堆安全目標(biāo)、安全功能以及實現(xiàn)安全功能的手段。使用“安全流”(Safety

2、Flow)的方法研究對放射性物質(zhì)的包容功能，給出了執(zhí)行包容功能的系統(tǒng)以及構(gòu)筑物和相應(yīng)的安全要求。詳細(xì)描述了安全設(shè)計原則的實施以及聚變堆瞬態(tài)安全分析方法。將聚變堆包層瞬態(tài)安全分析方法應(yīng)用到ITER雙功能鋰鉛實驗包層系統(tǒng)(DFLL-TBM)和聚變驅(qū)動次臨界堆FDS-I雙冷嬗變包層(DWTB)瞬態(tài)安全分析中，研究瞬態(tài)工況下包層的安全特性。利用故障模式影響分析方法找到具有包絡(luò)性的參考事件，使用有限元分析程序ANSYS對ITER DFLL-TBM

3、的在事故狀態(tài)下的溫度變化進(jìn)行計算，并對事故造成的壓力和相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)以及放射性釋放進(jìn)行分析，驗證了DFLL-TBM安全性。使用中子學(xué)與熱工水力學(xué)耦合分析程序NTC2D以及ANSYS對FDS-I雙冷嬗變包層典型事故進(jìn)行分析，評價了反應(yīng)堆中子學(xué)與熱工水力學(xué)耦合作用對次臨界堆包層安全的影響，研究了次臨界包層對聚變堆安全的影響以及次臨界包層特殊的安全原理。通過對不同類型的包層概念在安全原理上進(jìn)行評價，探討了包層結(jié)構(gòu)材料、增殖材料、冷卻劑以及冷卻