液態(tài)增殖包層概念設計與氚滯留量研究(2011.7.29)

1、—1—附件2：國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃專項（國內(nèi)研究）磁約束聚變數(shù)值模擬與理論研究課題申請書課題名稱：液態(tài)增殖包層概念設計與氚滯留量研究申請人：宋勇申報單位：中國科學院等離子體物理研究所申報日期：2011年7月27日中華人民共和國科學技術(shù)部制—3—成程序的開發(fā)，對氚在包層中的擴散、滯留、滲透等行為進行模擬，獲得其產(chǎn)氚效率，氚在包層各部件中的分布與滯留情況，以及氚向堆外的釋放情況。最終實現(xiàn)對其經(jīng)濟性與安全性的驗證，為未來聚變能的

2、發(fā)展與商業(yè)應用提供參考。申請書正文（30000字左右）一、立項依據(jù)開展研究的重要性和必要性。在聚變反應堆中，包層是實現(xiàn)高環(huán)境適應性和低發(fā)電成本聚變能應用的關(guān)鍵能量轉(zhuǎn)換部件。目前ITER國際合作項目主要目標之一就是為了驗證未來示范堆（DEMO：Demostrationpowerreact）和商用聚變堆包層以及材料相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，并決定在ITER裝置赤道平面位置上設計三個實驗包層模塊（即TBM：TestBlanketModule）窗口，分別

3、進行不同概念和不同目標的增殖包層模塊實驗。液態(tài)鋰鉛作為目前技術(shù)相對成熟且最具有潛力的增殖劑材料，其與水、空氣等化學活潑性不高，且氚溶解度較低，易于提取，與金屬Li相比導電性不高，MHD效應相對較弱，并可作為冷卻劑。液態(tài)鋰鉛包層有著巨大的近期和長期研究應用前景，成為目前國際上包層概念設計的主要候選包層方案之一，歐盟、美國等參與ITER項目的各方都提出并發(fā)展了其鋰鉛實驗包層模塊。同時，氚作為重要的聚變堆燃料之一，價格昂貴，且具有放射性和滲透

4、性，極易滲透出來造成氚燃料的損失及對聚變堆周圍環(huán)境潛在的放射性危害。而包層及其輔助系統(tǒng)做為反應堆氚循環(huán)中極為重要的一環(huán)，要實現(xiàn)氚的增殖與提取，其產(chǎn)氚、提氚效率與放射性安全性也是目前聚變相關(guān)研究中的重要課題。因此，開展液態(tài)鋰鉛包層概念設計研究，包括包層中子學設計、熱工水力學設計與建造技術(shù)預研等核心內(nèi)容；并在此基礎上開展包層氚分析建模工作，對氚在包層中的擴散、滯留、滲透等行為進行模擬，獲得氚在包層各部件中的分布與滯留情況，以及氚向外的泄露釋