聚变裂变混合乏燃料焚烧堆FDS-SFB燃料循环方案设计与分析

合集下载

聚变裂变混合发电堆水冷包层热工水力学设计分析_金鸣

第30卷　第1期核科学与工程Vol.30　No.1　2010年　3月Chinese Journal of Nuclear Science and Engineering Mar.　2010聚变裂变混合发电堆水冷包层热工水力学设计分析金　鸣1.2,蒋洁琼1.2,刘松林1.2,王明煌1.2,柏云清1.2,吴宜灿1.2,FDS团队1.2(1.中国科学院等离子体物理研究所,安徽合肥230031;2.中国科学技术大学核科学技术学院,安徽合肥230027)摘要:一种以能量倍增为目标的聚变裂变混合发电堆(FDS2EM)概念已被提出,FDS2EM初步设计为可以产生约110GW的电功率,并能实现氚自持。

本文对FDS2EM水冷包层进行了热工水力学设计与分析。

设计采用了压水堆的成熟技术,并给出了典型的热工设计参数,通过对典型参数下包层的数值模拟分析,得出了温度场和应力场分布,初步证明了设计的工程可行性。

关键词:聚变;包层;混合堆;热工水力学中图分类号:TL6412 文献标志码:A 文章编号:025820918(2010)0120072206Thermal2hydraulics design and analysis of w ater2cooled energy production blanket for a f usion2f ission hybrid reactorJ IN Ming1.2,J IAN G Jie2qiong1.2,L IU Song2lin1.2,WAN G Ming2huang1.2,BA I Yun2qing1.2,WU Yi2can1.2,FDS Team1.2(1.Institute of Plasma Physics,Chinese Academy of Sciences,Hefei of Anhui Prov.230031,China;2.School of Nuclear Science and Technology,University of Science and Technology of China,Hefei of Anhui Prov.230027,China)Abstract:A concept ual design of f usion2fission hybrid reactor for energy p roduction, named FDS2EM(Energy Multiplier),was propo sed.It was preliminary designed to generate about an electricity power of about1.0GW wit h self2sustaining t ritium cycle.This cont ribution performed t he t hermal2hydraulics design and analyses for FDS2EM water2cooled blanket.The typical t hermal2hydraulics parameters were designed by using mat ure technologies of PWR,and temperat ure and stress analyses were carried out, according to typical parameters of t he blanket.The result s preliminarily demonst rated t he engineering feasibility of t he design.收稿日期:2009206230;修回日期:2010202205基金项目:中科院知识创新工程重要方向项目;中科院重大科学装备;ITER计划专项项目作者简介:金　鸣(1984—),男,安徽人,博士生,现从事反应堆热工水力学研究27K ey w ords:f usion;blanket;hybrid reactor;t hermal2hydraulics 聚变2裂变混合堆作为纯聚变能提前应用的阶段具有诸如次临界安全性、充足的燃料、对聚变堆芯参数及包层材料要求低等优点[123],从而成为国内外的研究热点之一[4210]。

聚变驱动乏燃料焚烧堆氦冷包层中子学设计与分析

１０年或以上
ａ：增殖易裂变钚能够支持１ＧＷｅ水堆（４０ｋ）数；压约０ｇ个
全性，于在其他类型反应堆中难以使用的燃对料，混合堆中都能使用。早在１５年，在９４
Ｉｏｆｍｈｆ等人就提出了混合堆的概念，最初的目的主要是为了增殖核燃料，０世纪７～８２Ｏ０年代，国际混合堆研究进入高潮阶段，了开展增除殖核燃料的研究之外，继又提出了用混合堆相产能和嬗变核废料的概念］。我国在８０年代中后期也开始了混合堆的研究工作，一直到现
团队王明煌，蒋洁琼，鸣，新，灿，Ｄ金袁宝吴宜ＦＳ
（．中国科学院核能安全技术研究所，徽合肥２０３１安３０１２．中国科学技术大学核科学技术学院，徽合肥２０２）安３０７
Ｂｒｉｇ概念ｌ，Ｄ－Ｆ是基于较易实现的ｕｎｎ）ｇＦＳＳＢ］
聚变和裂变技术，用整体打包后处理得到的利
乏燃料在包层中实现能量生产，料嬗变和核废
燃料增殖的包层概念。其中子学设计目标与原
ＨｅｅｏｈｉＰｒｖ２０２７Ｃｈｉ）ｆｉｆＡｎｕｏ．３０，ｎａ
Ａｂｓｒｃ：Ｎｅｔｏｅｅｉｎｄａａｙｉｆｈｅｉｔａｔｕｒｎｉｓｄｓｇｎａｎｌｓｓｏｌｕｍ— ｏｅｐｅｕｅｕｒｎｇｂａｅｏｒｃｏｌｄｓｎｔｆｌｂｎｉｌｎｋｔｆａｆｉｎｄｒｖｎｓｂｃｉｉａｙｔｍｒｅｆｒｄｔｎｓｅｔｅｓｔｍｂｅｔｅｔｕｓｏｉｅｕ～ｒｔｃｌｓｓｅａｅｐｒｏｍｅｏｅｕｒｈｙｓｅｂｅａｌｏｍｅｔｅｕｉｅｅｓｆｎｒｐｒｄｕｔｏ（＞１ＧＷｅ），ｍｏｅｕｅｂｒｅｎｈｅｒｑｒｍｎｔｏｅｅｇｙｏｃｉｎｒｒ１ｅｄｉｇ，ｍｏｅｒｗａｔｓｅｔａｍｕａｉｎｎｌｎｇｒｎｓｔｔｏａｄｏｐｅｉｄｕｎｒｏｒｗｉｈｄｅｓｃｉｉａ（Ｋｆ＜０ｔｅｐｕｂｒｔｃｌｆ．９５），ｔｉｉｒｔｕｍｓｔｉｂｅ，ｅｓａｌｏｗｅｎｉｙ（１０ｕｓａｎａｌｒａｏｎｂｅｐｒｄｅｓｔ＜０ＭＷ・ｍ），ｗｈｉｈｉｓｄｏ－ｈｎｕｃｓｂａｅｎ１ＤｕｒｐｃｌｕｌｔｏｎｔｏｅｄｖｌｐｅｏｄｓａＢＵＳａｈｅｄｔｉｒｒａｃａｉｓｗｉｈｈｍ — ｅｅｏｄｃｅＶｉｕｌｎｄｔａａｌｂａｙＨＥＮＤＬ．Ｋｅｒ：ｓｎｔｆｅｕｒｉｙｗｏｄｓｐｅｕ１ｂｎｎｇ；ｆｓｏｎ；ｆｓｉｎ；ｂｌｎｔｕｉｉｓｏａｋｅ；ｎｅｔｏｃｕｒｎｉｓ

聚变裂变混合发电堆水冷包层热工水力学设计分析

Ｔｈｅｍａ — ｄｒｕｉｓｄｓｇｎｎｌｓｓｏａｅ — ｏｌｄｅｒｙｒｌｈｙａｌｃｅｉｎａｄａａｙｉｆｗｔｒｃｏｅｎｅｇｐｏｃｉｎｂａｋｅｏｕｉｎｆｓｉｎｈｂｉｅｃｏｒｄｕｔｏｌｎｔｆｒａｆｓｏ — ｉｓｏｙｒｄｒａｔｒ
第３Ｏ卷第１期
２ｌ年３月０Ｏ
核科学与工程
ＣｈｎｓｏｒａｆＮｕｌａｃｅｃｎｇｎｅｉｇｉｅｅＪｕｎｌｃｅｒＳｉｎｅａｄＥｎｉｅｒｎｏ
Ｖ０１３ＮＯ．．Ｏ１
ａｃｒｎｏｔｐｃｌａａｅｅｓｏｈｅｂｌｎｋｅ．Ｔｈｅｒｓｔｒｌｍｉｒｌｅｎｓｒｔｄｃｏｄｉｇｔｙｉａｐｒｍｔｒｆｔａｔｅｕｌｓｐｅｉｎａｉｙｄｍｏｔａｅ
Ｍａ．ｒ２００１
聚变裂变混合发电堆水冷包层热工水力学设计分析
刘松林一，王明煌Ｌ柏云清Ｌ吴宜灿Ｌ，Ｄ，，ＦＳ团队金鸣一，蒋洁琼一，
（．国科学院等离子体物理研究所，徽合肥２０３１中安３０１
ＭｎｇｈｕｎＪＮｉｇ一．ＪＡＮＧｉ— ｉｎ。ＬＩＳｎ～ｎ，ＷＡＮＧｉ — ａｇ，ＩＭｎＩＪｅｑｏｇ一ＵｏｇｌｉＢＡＩＹｕ — ｉ。ＷＵｉｃｎ一，ＦＤＳＴｅｍｎｑｎｇ一Ｙ —ａａ

聚变裂变混合动力装置可有效处理核废料并合成新型燃料

聚变裂变混合动力装置可有效处理核废料并合成新型燃料俄罗斯库尔恰托夫研究所的专家正在研究聚变裂变混合动力装置，并且已经完成了初步设计。

混合系统是基于热核聚变和核裂变相结合的新型发电方式。

热核聚变不是直接用于发电，而是作为控制核反应堆亚临界堆芯的中子源。

在混合技术的帮助下，有可能有效地处理来自核电站的核废料——微量锕系元素，以及获得用于裂变反应堆的新型燃料。

“化石自然资源的枯竭和环境问题要求创造新的能源供应来源。

在这方面，混合动力技术是一种很有前途的战略，因为它使关闭核燃料循环和改善其环境性能成为可能，”库尔查托夫热核能源和等离子体技术联合体托卡马克混合系统部副主任鲍里斯·库特耶夫解释说。

在这种技术的帮助下，来自核电站的长寿命废物可以有效地回收利用。

他举例说，一个容量为1GWe的工业混合电站足以处理俄罗斯境内积累的所有高水平核素，为两个热中子发电厂提供燃料，或启动一个中子发电厂。

在“混合”项目的工作过程中，科学家们已经证实了安装的物理原理，编写了程序代码，制定了单独的体系结构元素，将它们集成到一个系统中，并解决了安全问题。

热核反应堆和混合系统的结构和功能材料的优化已取得重大进展。

此外，还提出了利用中子束对等离子体进行附加加热的方法，并开发了一种燃料循环结构。

“向等离子体注入热核燃料——氢的重同位素（氘和氚），去除热核反应的产物（氦），最重要的是，燃料循环中燃料混合物的多次使用为热核反应堆和混合系统的连续运行提供了条件。

”，首席研究员谢尔盖·阿纳涅夫解释说。

他说，DEMO-TIN热核中子源将成为第一个混合装置，用于演示基本技术及其与单一能源综合体的集成。

在这一阶段，研究人员已经形成了对实验设备的要求，并准备开始制造一个原型，用于测试一种在高达500MW的热功率水平下有前途的混合动力技术。

这项工作也有来自DV-Efremov电生理科学研究所（NIIEFA）、NN-Dollezhal电力工程研究与发展研究所（NIKIET）和彼得大圣彼得堡理工大学（SPbPU）的专家参与。

提高压水堆循环热效率的方案设计

提高压水堆循环热效率的方案设计
王盟;彭敏俊;孟祥男
【期刊名称】《应用科技》
【年(卷),期】2010(037)008
【摘要】针对高温气冷堆能量利用率低的问题,提出了一种提高高温气冷堆能量利用效率的方案,并运用以热力学第一定律为基础的效率法对压水堆核电站热力系统进行建模,分析了该方案的可行性及对压水堆核电厂热力系统和高温气冷堆能最利用率的影响.通过分析给出了最佳运行参数范围.计算结果表明:采用该方案可以有效提高高温气冷堆的能量利用效率,并且可以从多角度改善压水堆核电厂的运行.【总页数】4页(P49-52)
【作者】王盟;彭敏俊;孟祥男
【作者单位】哈尔滨工程大学,核科学与技术学院,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学,核科学与技术学院,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学,航天与建筑工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】TP242.6+2
【相关文献】
1.用高压水射流技术提高油田注汽锅炉热效率 [J], 赵建华;张瑞博
2.聚变堆与聚变堆材料／液态金属喷射流MHD实验方案设计 [J], 潘传杰;许增裕
3.聚变裂变混合乏燃料焚烧堆FDS-SFB燃料循环方案设计与分析 [J], 陈艳;王明
煌;蒋洁琼
4.90年代新堆型:关于提高压水堆固有安全性的问题 [J], 濮继龙
5.10MW高温气冷实验堆初装堆方案设计初步分析 [J], 杨永伟;经荥清;许云林;单文志;罗经宇
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

聚变驱动乏燃料焚烧堆(FDS-SFB)燃料循环动态分析

毛利胜，王明煌，付雪微，蒋洁琼，吴宜灿，ＦＤＳ团队
（１．中国科学技术大学，安徽合肥２３００２７
２．中国科学院核能安全技术研究所，中国科学院中子输运理论与辐射安全重点实验室，安徽合肥２３００３１）
通讯作者：王明煌：ｍｉｎｇｈｕａｎｇ．ｗａｎｇ＠ｆｄｓ．ｏｒｇ．ｃｎ
ＭＡＯＬｉ — ｓｈｅｎｇ，ＷＡＮＧＭｉｎｇ — ｈｕａｎｇ，ＦＵＸｕｅ — ｗｅｉ，
ＪＩＡＮＧＪｉｅ — ｑｉｏｎｇ。，ＷＵＹｉ — Ｃａｎ～，ＦＤＳＴｅａｍ
（１．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，ＨｅｆｅｉｏｆＡｎｈｕｉＰｒｏｖ．２３００２７，Ｃｈｉｎａ；
关键词：动态分析；燃料循环；混合堆；乏燃料
中图分类号：ＴＬ２４９文章标志码：Ａ文章编号：０２５８ — ０９１８（２０１６）０３ — ０３６６－０７
ＤｙｎａｍｉｃＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅＦｕｅｌＣｙｃｌｅｏｆＦｕｓｉｏｎＤｒｉｖｅｎＳｐｅｎｔＦｕｅｌＢｕｒｎｅｒＲｅａｃｔｏｒ
２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＮｅｕｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＲａｄｉａｔｉｏｎＳａｆｅｔｙ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＮｕｃｌｅａｒＥｎｅｒｇｙＳａｆｅｔｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，Ｈｅｆｅｉ，Ａｎｈｕｉ２３００３１，Ｃｈｉｎａ）

核聚变反应堆原理解析及未来能源供应前景展望

核聚变反应堆原理解析及未来能源供应前景展望简介：核聚变反应堆是一种利用核聚变反应释放出的能量来供给人类能源需求的装置。

本文将对核聚变反应堆的原理进行详细解析，并展望其在未来能源供应中的前景。

一、核聚变反应堆的原理解析核聚变反应堆的原理基于太阳能的能量释放机制，即通过将轻元素融合成重元素来释放出巨大的能量。

核聚变反应堆使用氘和氚等轻核素作为燃料，经过高温、高密度和高压下的条件下，使核反应达到可控状态。

1.1 轻核素的供应与燃料循环氘和氚是核聚变反应堆的主要燃料，而它们在自然界中的含量非常稀少。

因此，有效供应持续稳定的氢同位素是核聚变反应堆发展的一个挑战。

目前主要的供应途径包括从海水中提取氘和使用重水反应堆产生氚。

1.2 燃料等离子体的控制核聚变反应堆的核心是燃料等离子体，通过加热和约束燃料等离子体在高温、高密度和高压下维持稳定的状态。

目前研究人员采用磁约束和惯性约束两种方式来控制燃料等离子体。

磁约束通过生成特定形状的磁场来约束等离子体，而惯性约束则利用激光或粒子束等方式将燃料等离子体压缩到足够高的密度。

1.3 等离子体的反应与能量输出在等离子体中，氘和氚核融合产生氦和高能中子，释放出大量的能量。

这些高能中子可用于产生蒸汽并带动涡轮发电机发电，而产生的氦气则可以作为副产品加以利用。

二、核聚变反应堆在未来能源供应中的前景展望核聚变反应堆被广泛认为是未来可持续能源供应的一个关键技术。

以下是核聚变反应堆在未来能源供应中的前景展望：2.1 清洁、可再生能源核聚变反应堆使用氘和氚等轻核素作为燃料，产生的主要副产品是氦，无二氧化碳和其他气体排放。

相比之下，目前主流的能源供应方式如燃煤发电和核裂变反应堆都会产生大量的温室气体。

核聚变反应堆无辐射、无污染，可实现清洁能源的可持续供应。

2.2 能源供应稳定可靠核聚变反应堆的核燃料在地球上非常丰富，并且燃料循环可以实现高效的利用。

相比之下，目前的化石燃料存在采掘难度和资源枯竭等问题，而核聚变反应堆能够提供稳定、可靠的能源供应，满足人类日益增长的能源需求。

聚变裂变混合发电堆水冷包层中子学设计分析

摘要：主要针对聚变裂变混合发电堆ＦＳＥ水冷包层的能量倍增因子Ｍ和氚增殖率ＴＲ等中子学Ｄ－ＭＢ参数进行优化计算。ＦＳＥ包层主要设计目标是在氚自持的基础上获得约１ＧＷ的电功率，且尽Ｄ —Ｍ并可能长时间连续运行不换料。通过初步设计分析给出一个使用核废料（水堆卸出的废料钚、系加上压锕贫铀）为裂变燃料，够实现氚自持、量倍增因子约为９作能能Ｏ等设计目标，连续运行至少１且Ｏ年不换料
（．ｎｔｔｔｆＰｌｓｙｉｓ１ＩｓｉｕｅｏａｍａＰｈｓｅ，ＣｈｎｅｅＡｃｄｍｙｏｃｅｃｓｉｓａｅｆＳｉｎｅ，ＨｅｅｆＡｎｉｏ．２０１ｆｉｈｕｏＰｒｖ３０３，Ｃｈｎｉａ２ＳｈｏｆＮｕｌａｃｅｃｎｃｏｏｙ，ＵｎｖｒｉｙｏｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙｏ．ｃｏｌｏｃｅｒＳｉｎｅａｄＴｅｈｎｌｇｉｅｓｔｆＳｃｅｃｎｃｎｌｇｆＣｈｉａ，ｎＨｅｅｆＡｎｕｏ．２０２ｆｉｏｈｉＰｒｖ３０７，Ｃｈｎ）ｉａ
ｐｒｄｃｉｎｂａｅｏｕｉｎｆｓｉｎｈｙｒｄｒａｔｒｏｕｔｏｌｎｋｔｆｒａｆｓｏ — ｉｓｏｂｉｅｃｏ
ＪＡＮＧＪｅｑｏｇ。Ｉｉ— ｉｎ，ＷＡＮＧｉｇｈａｇ一，ＣＨＥＮｈｎＭｎ —ｕｎＺｏｇ一，ＱＩＹｕ —ｅｇ～。ＵｅｆｎＬＩＪｎｃａ，ＷＵ — ａＵｉ—ｈｏＹｉｎ一．ＦａｃＤＳＴｅｒｎ

核聚变反应堆设计及示范工程建设规划

核聚变反应堆设计及示范工程建设规划核聚变技术作为一种可持续、清洁的能源解决方案备受关注。

与核裂变相比，核聚变反应的优势在于可以实现更高的能量产出，并且不会产生长寿命的高放射性废物。

为了推动核聚变技术的发展和应用，设计和建设一座核聚变反应堆及示范工程非常重要。

首先，核聚变反应堆的设计必须具备安全性和可靠性。

反应堆的设计应采用先进的材料和结构，确保对辐射的密封，防止任何放射性物质泄漏到环境中。

此外，合理的控制系统和冷却系统也是确保反应堆运行稳定的关键。

设计中应充分考虑各种情况下的事故应对措施，以确保在任何紧急情况下都能及时停止反应过程。

其次，核聚变反应堆的设计还应注重效率和可持续性。

聚变反应所产生的能量比核裂变更高，因此反应堆的设计应能最大限度地利用这种能量。

设计应注重燃料的循环利用，减少资源的消耗，并最大程度地减少二氧化碳等温害气体的排放。

此外，反应堆设计应鼓励使用可再生能源来满足供能需求，以减少对传统能源的依赖。

除了反应堆的设计，示范工程的建设规划也十分重要。

示范工程的目的是验证和展示核聚变技术的可行性和商业化潜力。

因此，在建设规划中应充分考虑以下几个方面。

首先，建设规划应合理确定反应堆的建设地点。

选择合适的地点有助于减少环境和社会风险，并能降低建设成本。

选择地点时，应考虑到地质条件、水资源、社会稳定性等因素。

其次，建设规划应充分考虑工程风险管理。

核聚变反应堆建设属于高风险高投资项目，因此需要制定详细的风险评估和管理计划。

同时，还需要建立健全的法律法规体系，确保项目在法律框架内进行，并有效应对可能出现的环境和安全问题。

此外，建设规划中还需要考虑示范工程的运营与维护。

一个成功的示范工程应能够持续运营并取得可观的经济效益。

因此，在规划中应考虑经济模式、设备维护和人才培养等问题，以确保示范工程的可持续发展。

最后，建设规划还需要充分考虑与国际合作的可能性。

核聚变技术是全球共同面对的能源挑战，国际合作对于技术研发和示范工程建设都至关重要。

乏燃料棒束的辐射换热分析

乏燃料棒束的辐射换热分析黄若涛;桂璐廷【摘要】乏燃组件衰变热导出对核电厂安全十分重要.核电厂乏燃料组件的传统冷却方式是依靠浸没在水中的流动循环冷却.AP1000非能动核电厂增设了乏燃料喷淋冷却装置.文中针对乏燃料棒束喷淋冷却试验,研究了乏燃料棒束喷淋冷却的辐射换热影响.理论分析结果和试验结果符合较好,表明了乏燃料棒束之间主要通过辐射换热进行相互的温度影响.【期刊名称】《应用能源技术》【年(卷),期】2017(000)011【总页数】3页(P40-42)【关键词】乏燃料棒束;辐射换热;喷淋试验【作者】黄若涛;桂璐廷【作者单位】上海核工程研究设计院有限公司,上海200233;上海核工程研究设计院有限公司,上海200233【正文语种】中文【中图分类】TM623.1核电厂乏燃料组件的传统冷却方式是依靠浸没在水中的流动循环冷却，通过泵和热交换器来带走乏燃料组件的衰变热[1]。

AP1000非能动核电厂在乏燃料组件上方增设了喷淋装置，直接将冷却水喷淋到乏燃料组件上，带走衰变热。

由于乏燃料棒直径小，高度高，喷淋冷却效果受衰变热、喷淋流量、燃料棒位置及燃料棒高度等多个因素影响。

同时，喷淋冷却涉及到蒸发等相变过程，为了研究乏燃料棒束喷淋冷却的影响因素，确定乏燃料棒的冷却效果，文中建立了乏燃料棒束喷淋冷却试验装置。

试验通过25根按照一定间隔5×5排列的电加热棒来模拟乏燃料棒束，如图1所示。

为对喷淋冷却试验中的现象进行直观的观测，加热棒外侧设置有透明维护装置。

加热棒的功率可以根据试验的需求进行调节。

在每根加热棒轴向方向设置有6个温度测点，用于表征加热棒的温度。

试验装置设置有数据采集系统，用于在试验过程中实时显示加热棒的温度。

文中试验中电加热棒中心间距为13 mm，单棒加热功率为280 W，喷淋流量为3.876m3/h/m2。

乏燃料棒束喷淋冷却试验的结果表明，加热棒的数量分别为：1根(1*1矩阵)、4根(2*2矩阵)、9根(3*3矩阵)、16根(4*4矩阵)、25根(5*5矩阵)时，1号棒的温度见表1。

聚变裂变混合发电堆水冷包层中子学设计分析

第30卷　第1期核科学与工程Vol.30　No.1　2010年　3月Chi nese Journal of Nuclear Scie nce a nd Engi neeri ngMar.　2010收稿日期:2009206230;修回日期:2010202205基金项目中科院知识创新工程重要方向项目;中科院重大科学装备;I T R 计划专项项目作者简介蒋洁琼(—),女,安徽人,博士生,现从事反应堆中子物理学设计研究聚变裂变混合发电堆水冷包层中子学设计分析蒋洁琼1.2,王明煌1.2,陈　忠1.2,邱岳峰1.2,刘金超1.2,吴宜灿1.2,FDS 团队1.2(1.中国科学院等离子体物理研究所,安徽合肥230031;2.中国科学技术大学核科学技术学院,安徽合肥230027)摘要:主要针对聚变裂变混合发电堆FDS 2EM 水冷包层的能量倍增因子M 和氚增殖率T BR 等中子学参数进行优化计算。

FDS 2EM 包层主要设计目标是在氚自持的基础上获得约1G W 的电功率,并且尽可能长时间连续运行不换料。

通过初步设计分析给出一个使用核废料(压水堆卸出的废料钚、锕系加上贫铀)作为裂变燃料,能够实现氚自持、能量倍增因子约为90等设计目标,且连续运行至少10年不换料的中子学方案。

关键词:聚变;包层;混合堆;中子学中图分类号:TL6113 文献标志码:A 文章编号:025820918(2010)0120065207N eutr onics design and analysis of w ater 2cooled ener gypr oduction blanket f or a f usion 2f ission hybr id r eactorJ IAN G Jie 2qiong 1.2,WAN G Mi ng 2huang 1.2,C H EN Zho ng 1.2,Q IU Yue 2feng 1.2,L IU Jin 2chao 1.2,WU Y i 2can 1.2,FDS Tea m 1.2(1.Inst it ut e of Plasma Phys i cs ,C hi nes e Academy of Sciences ,He f ei of Anh ui Prov.230031,China ;2.School of Nuclear S ci ence and Technology ,Universit y of Science and Technology of C hi na ,Hefei of Anhui Pro v.230027,Chi na )A bstract :Neut ronics calcul at ions were performed t o a nal ysi s t he parameter s of blanket ener gy mul tipli cation factor (M )and t rit ium breedi ng ratio (TB R )i n a f usion 2fission hybrid reactor for energy production na me d FDS 2EM (Energy Mult iplier )bla nket.The most significa nt and mai n goal of t he water 2cool ed FDS 2EM bla nket i s to achieve t he ener gy gain of about 1GW wi t h self 2sust ai ning t ri tium ,w hich ca n ope rat e for as lo ng a s possible wit hout f uel unloa di ng and reloading.The preli mi narily designed ne ut ronic s parameter s for FDS 2EM were prese nte d ,which show t hat t he bla nket loa ded wi t h t he N uclear Wast e (t ransuranic from 33000MWD/M TU PWR and deplet ed uranium )for ener gy mul tiplication (M ≈90)wi t h t rit ium self 2sufficiency ca n operate for at l ea st:E :198010year s wit hout fuel unloa di ng and reloa di ng.K ey w or ds:fusion;blanket;hybrid reactor;ne ut ronics 为了应对能源短缺和环境污染等问题,人类需要寻找新的替代能源,核能是公认现实可行的可大规模替代常规能源的既清洁又经济的现代能源。

利用聚变-裂变混合堆转化放射性核废料的燃耗计算

利用聚变-裂变混合堆转化放射性核废料的燃耗计算
吴宜灿;邱励俭
【期刊名称】《计算物理》
【年(卷),期】1992(9)A01
【摘要】核废料的处置问题已成为核工业发展人们最关心的问题。

“分离与转化”作为处置各种核设施尤其是裂变反应堆产生的高放射性核废料的一种方法具有永久处置的优点,同时能更加充分地利用铀钍资源。

【总页数】1页(P596-596)
【关键词】放射性废物;燃耗;废物处理;混合堆
【作者】吴宜灿;邱励俭
【作者单位】中国科学院等离子体物理研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TL327
【相关文献】
1.聚变-裂变混合能源堆一维计算模型燃耗分析 [J], 李茂生;师学明;伊炜伟
2.回到聚变—裂变混合堆能帮助裂变和聚变计划吗？ [J], W.Mahneimer;漆婉梨
3.长寿命放射性废物在聚变-裂变混合堆中燃烧处理的技术可行性研究(英文) [J],
吴宜灿;邱励俭;;;
4.聚变-裂变混合堆快裂变包层与抑制裂变包层的比较 [J], 刘成安
5.聚变-裂变混合实验堆多维中子学的计算研究 [J], 刘成安;刘朝芬;黄正丰;刘忠兴
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

多功能聚变裂变混合实验堆FDS—MFX氦冷包层三维中子学初步设计与分析

．
Ｔｈｒｅｓａｅｔｌｂａｒｅｔｓｃｅｓｖｌｅ — ｔｇｅｔｓｓｗｉｌｅｃｒｉｄｏｕｕｃｓｉｅｙ，ｉｉｈｔｒｔｕｍｅｄｉｇｂａｎｗｈｃｈｅｔｉｉｂｒｅｎｌｎｋｅ，ｔ
给出一个区平均最大功率密度约为１０ＭＷ／Ｕ装料量约为１ｔ氚增殖率为１００ｍ，，．５的三维初步中
子学方案。
关键词：变裂变；合实验堆；层；子学聚混包中中图分类号：４ＴＩ６文献标志码：Ａ文章编号：２８０１（０１０ — １９００５ — ９８２１）２０６６
．
收稿日期：０１Ｏ３修回日期：０１０ — ０２１４ｌ；２１－５１
基金项目：中科院知识创新工程重要方向项目；中科院重大科研装备作者简介：金超（９６）男，津人，士研究生，要从事聚变裂变混合堆中子学分析刘１８一，天硕主
刘金王明蒋洁琼，金超，鸣，煌，王国忠，邱岳峰，
宋婧，俊，灿，Ｄ邹吴宜ＦＳ团队。
（．１中国科学技术大学核科学技术学院，安徽合肥２０２；３０７
２中国科学院等离子体物理研究所，安徽合肥２０３）．３０Ｊ
ｍｕｔ－ｕｔｏｌｅｐｅｉｅｔｌｆｓｏ・ｉｓｏｂｉｅｃｏｌｉｆｎｃｉｎａｘｒｍｎａｕｉｎ・ｓｉｎｈｙｒｄｒａｔｒ－ｆ

核聚变的解决方案(3篇)

第1篇一、引言随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，清洁能源的发展已成为全球共识。

核聚变作为一种具有巨大潜力的清洁能源，其实现商业化的解决方案备受关注。

本文将从核聚变的基本原理、技术挑战、国内外研究进展以及未来发展方向等方面，对核聚变的解决方案进行探讨。

二、核聚变的基本原理核聚变是指两个轻原子核在极高温度和压力下，克服库仑壁垒，融合成更重的原子核的过程。

在这一过程中，会释放出巨大的能量。

与核裂变相比，核聚变具有以下优势：1. 资源丰富：聚变燃料如氘、氚等在地球上储量丰富，可供人类使用数百万年。

2. 环境友好：核聚变过程中几乎不产生放射性废物，且不产生温室气体。

3. 安全可靠：聚变反应需要极高的温度和压力，一旦反应停止，核聚变过程也会立即停止，安全性较高。

三、核聚变技术挑战尽管核聚变具有巨大潜力，但实现商业化应用仍面临诸多技术挑战：1. 高温等离子体控制：聚变反应需要在极高温度（数千万摄氏度）下进行，等离子体稳定性是关键。

目前，控制高温等离子体仍然是一个难题。

2. 熔融锂壁材料：聚变反应堆需要一种既能承受高温，又能抵抗腐蚀的材料作为壁面。

熔融锂作为候选材料，但其在高温下的物理、化学性质尚需深入研究。

3. 超导磁约束：磁约束是当前主流的聚变技术，但超导磁约束设备成本高昂，维护难度大。

4. 反应堆工程化：将实验室规模的聚变反应堆扩展到商业规模，需要进行大量的工程设计和优化。

四、国内外研究进展1. 国内研究进展：近年来，我国在核聚变领域取得了显著成果。

中国环流器二号（HL-2M）托卡马克装置成功实现101秒的高约束模式等离子体运行，为我国核聚变研究奠定了基础。

2. 国外研究进展：国际热核聚变实验反应堆（ITER）项目是全球最大的聚变实验装置，由中、法、日、俄、欧等七个国家共同参与。

ITER项目旨在验证聚变反应堆的设计和工程可行性。

五、未来发展方向1. 提高等离子体稳定性：通过改进磁场设计、优化等离子体参数等方式，提高等离子体稳定性，降低能源损失。

基于系统动力学的聚变驱动乏燃料焚烧堆燃料循环初步分析的开题报告

基于系统动力学的聚变驱动乏燃料焚烧堆燃料循环初步分析的开题报告一、研究背景聚变驱动乏燃料焚烧堆 (fusion driven subcritical system, FDSS) 是一种利用聚变反应产生高能中子激活燃料从而实现乏燃料的燃烧的核能发电技术。

与传统的核反应堆不同，它只需要少量的乏燃料和聚变反应中微米级的增益 (gain)，使中子密度达到足够高的水平，从而激活乏燃料产生一定的热能。

由于该技术具有高效、安全、环保等优点，已经成为新一代核能发展的热门领域。

然而，FDSS 燃料循环过程中存在许多系统复杂、耗能量大的问题，如燃料制备、回收、处理等。

因此，本研究将基于系统动力学的方法，建立聚变驱动乏燃料焚烧堆燃料循环的模型，分析其关键环节及影响因素，为其后续优化提供理论指导。

二、研究内容1. FDSS 燃料循环模型的建立：根据乏燃料的燃烧过程和聚变反应产生中子的特性，建立聚变驱动乏燃料焚烧堆燃料循环模型，并考虑到乏燃料的分离、制备、回收、处理等环节。

2. FDSS 燃料循环关键环节的分析：对聚变驱动乏燃料焚烧堆燃料循环中的关键环节，如乏燃料分离和制备、回收和处理等进行深入分析，确定系统主要瓶颈及其影响因素。

3. FDSS 燃料循环的系统动力学模拟：基于系统动力学理论，建立聚变驱动乏燃料焚烧堆燃料循环的数学模型，通过敏感性分析和模拟仿真，探究影响系统稳定性和性能的关键因素，并提出优化对策。

三、研究意义1. 科学评价聚变驱动乏燃料焚烧堆燃料循环的有效性和可行性，为其实际应用提供数据支撑。

2. 通过建立系统动力学的模型和仿真，揭示聚变驱动乏燃料焚烧堆燃料循环中的关键问题和难点，为其进一步发展提供理论指导。

3. 提出优化建议，改进聚变驱动乏燃料焚烧堆燃料循环的技术，促进其在实际应用中的推广和应用。

四、研究方法1. 系统分析法：通过对聚变驱动乏燃料焚烧堆燃料循环系统的系统分析，确定其具体关键环节及影响因素。

不同燃料循环方案的可持续性与经济性分析

关键词: 燃料循环; 平衡物质流; 可持续性; 平准化电力成本; 经济性
中图分类号: TL249
文献标志码: A doi:10.11884/HPLPB201931.190013
Sustainabilityandeconomyanalysisofdifferentfuelcycleoptions
Ding Wenjie, Huang Huan, DaiTao, GuoHaibing (Instituteof NuclearPhysicsandChemistry,CAEP,Mianyang621900,China)
第 31 卷第 5 期 2019 年 5 月
强激光与粒子束
HIGH POWER LASER AND PARTICLE BEAMS
Vol.31,No.5 May,2019
不同燃料循环方案的可持续性与经济性分析*
丁文杰, 黄欢, 戴涛, 郭海兵
(中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川绵阳 621900)
Keywords: fuelcycle; balancedmassflow; sustainability; levelizedcostofelectricity; economy PACS: 28.41.Vx; 28.50.-k; 28.41.-i
自工业革命以来,传统化石燃料的大规模应用,排出的温室气体逐年积累,能源领域的二氧化碳排放占整个温室气体排放的比重非常大,引发严重的全球变暖问题。 [1] 核能作为一种低碳能源,在我国未来能源向低碳方向的转型过程中将有着巨大的发展前景。目前不同国家选择的核燃料循环处理方式不同,但究竟孰优孰劣在学术界一直存在争论:J.Deutch[2]和 M.Bunn 等的 [3] 研究结果都倾向于支持 “开式热堆一次通过”战略;而 T.Suzuki[4]、OECD/NEA[5]和徐銤的 [6] 研究小组则认为“闭式循环”战略更值得研究和关注。我国关于核燃料循环的政策一直是采用闭式循环,经过长期的探索和研究,核燃料循环方案发展至今已有六七种之多。 [7] 考虑到我国国情以及技术成熟性 ,本文选取了四种典型的核燃料循环方案 ,采用平衡物质进行分析 ,基于平准化电力成本对燃料循环过程的经济性进行评价。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

第３２卷第２期
２２焦０１
核科学与工程
ＮｕｃｅｒＳｃｅｃｎｇｉｅｒｎｌａｉｎｅａｄＥｎｎｅｉｇ
ＶｏＩ３Ｎｏ２－２．
６月
Ｊｎ２１ｕ．０２
聚变裂变混合乏燃料焚烧堆Ｆ－ＦＤＳＳＢ燃料循环方案设计与分析
途径提出了不同的燃料循环方案。并分别对Ｆ－ＦＤＳＳＢ燃料循环所需的初装资源量、料制备和乏燃料燃后处理能力进行初步质量流分析和可行性初步评估。基于较好嬗变和增殖性能的ＦＳＢ典型中子ＤＦ
ＣＨＥＮｎ，ＷＡＮＧｉｇｈａｇ，ＪＡＮＧｉ— ｉｎ，ＦＤＳＴｅｍＹａＭｎ—ｕｎＩＪｅｑｏｇａ
（．ＩｓｉｔｆＮｕｌａｅｇａｅｙＴｃｎｌｇ１ｎｔｔｅｏｃｅｒＥｎｒｙＳｆｔｅｈｏｏｙ，ＣｈｎｓａｅｆＳｉｎｅ，ＨｅｅｆＡｎｕｏ．３０１ｕｉｅｅＡｃｄｍｙｏｃｅｃｓｆｉｏｈｉＰｒｖ，２０３，Ｃｈｎｉａ
ＦＤＳＳＦＢｅｏｔａｅｈａｈｅｉｔａｏａｄｆｅｎｎｏｙ，ｒｃｃｅｆｌｆｂｉａｉｎａ — ｄｍｎｓｒｔｄｔｔｔｎｉｉ１１ｄｅｕｌｉｖｅｔｒｅｙｕｌｒｐｒｃｓｉｆｎｕｃｅｒｆｅｙｃｅｏｐｎｔｆｅｅｏｅｓｎｇｏｌａｕｌｃｌｆＦＤＳ－ＦＢｓｐｅｉｎｒｌｅｓｂｌ．ＳｉｒｌｍｉａｉｙｆａｉｅＫｅｒｓｙｗｏｄ：Ｈｙｉｅｃｏ；ｓｎｔｆｌｂｒｄｒａｔｒｐｅｕｅ；ｎｕｃｅｒｆｅｙｃｅ；ｆａｉｉｉｙ；ｍａｓｆｏｌａｕｌｃｌｅｓｂｌｔｓｌｗ
陈，艳王明煌，蒋洁琼，ＤＦＳ团队
（．中国科学院核能安全技术研究所，徽合肥２０３；１安３０１２中国科学技术大学核科学技术学院，徽合肥２０２）．安３０７
摘要：对聚变裂变混合乏燃料焚烧堆ＦＳＳＢ（ｐｎｕｌｕｎｒ，于湿法和干法两种后处理技术针Ｄ－ＦＳｅｔｅＢｒｅ）基Ｆ
学方案的质量流初步分析表明：种方案燃料循环其所需的初装资源量、料制备、燃料后处理能力两燃乏
具有初步的可行性。
关键词：合堆；燃料；料循环；行性；量流混乏燃可质
ＡｂｔａｔＡｔｐｒｃｓｉ — ａｅｆｌｙｌａｄｙｐｏｃｓｉｗｅｅｅｉｎｅｆｒｓｒｃ：ｗｅ — ｏｅｓｎｇｂｓｄｕｅｃｃｅｎａｄｒ — ｒｅｓｎｇｒｄｓｇｄｏａ
ｆｓｏ —ｕｉｎｈｂｉｐｎｕｌｕｎｒ（ＤＳＳＢ）ｉｉｎｆｓｏｙｒｄｓｅｔｆｅｒｅＦ — Ｆ．ＭａｓｆｗｆＳＢｗａｒｌｎｒｌｓｂｓｌｏｏＦｓｐｅｉｍｉａｉｙ
收稿日期：０２０ — ２修回日期：０２０一０２１－３２；２１—４１基金项目：国科学院知识创新工程重要方向项目（ＣＸ一中ＫＪ２ＹＷ— ５；家ＩＲ计划（０９１４０）Ｎ３）国ＴＥ２０ＧＢ００５
中图分类号：２９ＴＬ４文章标志码：Ａ文章编号：２８０１（０２０ — １５００５ — ９８２１）２０７ — ５
Ｐｒｌｍｉｒｅｉｎａｎｌｓｓｏｃｅｒｆｅｙｌｏｅｉｎａｙｄｓｇｎｄａａｙｉｎｎｕｌａｕｌｃｃｅｆｒｆｓｉｎ— ｕｉｎｈｂｉｐｅｔｆｅｕｎｅｉｓｏｆｓｏｙｒｄｓｎｕｌｂｒｒ
ａｌｚｄ．Ｔｈｅｆａｉｉｉｙａｌｓｓｏｎｉｉｌｌａｅｕｅｎｖｎｔｒｎａｙｅｅｓｂｌｔｎａｙｉｆｉｔａｏｄｄｆｌｉｅｏｙ，ｒｃｃｅｆｅａｒｃｔｏｅｙｌｕｌｆｂｉａｉｎａｐｅｕｌｒｐｒｃｓｉｗｅｅｒｌｍｉｒｌｖｌｔｄＴｈｅｕｔｆｍａｓｌｎｄｓｎｔｆｅｅｏｅｓｎｇｒｐｅｉｎａｉｙｅａｕａｅ．ｅｒｓｌｓｏｓｆｏｗｆｏ
２．ＳｈｏｆＮｕｌａｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙ，ＵｎｉｅｓｔｆＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｌｇｙｏｃｏｌｏｃｅｒＳｃｅｃｎｃｎｌｇｖｒｉｙｏｃｅｃｎｃｎｏｆ
Ｃｈｎｉａ，ＨｅｅｆＡｎｕｏ．，２０２ｆｉｈｉＰｒｖｏ３０７，Ｃｈｎ）ｉａ