CFETR氦冷陶瓷增殖包層中子學(xué)計(jì)算分析.pdf

1、中國聚變工程實(shí)驗(yàn)堆(China Fusion Engineering Test Reactor, CFETR)是目前正在設(shè)計(jì)的全超導(dǎo)托卡馬克實(shí)驗(yàn)堆，主要目的是驗(yàn)證氚自持、等離子體穩(wěn)態(tài)運(yùn)行等關(guān)鍵技術(shù)。包層作為聚變堆的核心部件，承擔(dān)著氚增殖、能量轉(zhuǎn)換、輻射屏蔽等重要作用，因而包層設(shè)計(jì)是聚變堆整體設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。對(duì)包層設(shè)計(jì)進(jìn)行中子學(xué)分析，一方面是為了驗(yàn)證包層設(shè)計(jì)的合理性和工程可行性，另一方面是為了確保反應(yīng)堆的安全運(yùn)行以及停堆后的輻照安全。<

2、br>　　本文以CFETR氦冷陶瓷增殖包層設(shè)計(jì)方案為研究對(duì)象，首先根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行三維中子學(xué)建模，然后從輸運(yùn)和活化兩大方面對(duì)CFETR氦冷陶瓷增殖包層方案進(jìn)行全面的中子學(xué)計(jì)算分析。中子輸運(yùn)計(jì)算分析采用蒙特卡羅輸運(yùn)程序MCNP和國際原子能機(jī)構(gòu)發(fā)布的核數(shù)據(jù)庫FENDL2.1，研究內(nèi)容包括氚增殖比、中子壁負(fù)載、中子通量密度、核熱分布、氦氣產(chǎn)生率和原子離位損傷。研究結(jié)果表明，CFETR氦冷陶瓷增殖包層方案具有良好的產(chǎn)氚能力，滿足氚自持要求，同時(shí)具備

3、良好的中子屏蔽性能，中子通量下降規(guī)律符合預(yù)期，此外包層材料在反應(yīng)堆運(yùn)行期間的產(chǎn)氦率和原子離位損傷也在可接受范圍之內(nèi)，表明包層材料的抗輻照性能良好。中子活化計(jì)算分析采用歐洲活化分析程序FISPACT和EAF核數(shù)據(jù)庫，研究內(nèi)容包括放射性活度、衰變余熱和停堆劑量率?；罨芯拷Y(jié)果表明，停堆初期包層內(nèi)產(chǎn)生的放射性活度主要來自中子與氚增殖劑Li4SiO4反應(yīng)產(chǎn)生的氚，衰變余熱主要由結(jié)構(gòu)材料Eurofer鋼活化產(chǎn)生的放射性核素56Mn和55Fe貢獻(xiàn)，