一种激光惯性聚变包层及其设计方法技术

本发明专利技术公开一种激光惯性聚变包层及其设计方法，所述包层按照与聚变反应中心距离由近到远分为：钨盔甲、第一壁、氚增殖自冷区、背板；所述设计方法首先建立包层简化径向分区三维模型，再对模型进行中子输运计算得到包层氚增殖率及核热沉积空间分布；结合材料特性进行热工计算，得到包层内温度分布；综合包层氚增殖率和温度分布，采用优化算法确定包层各功能区的径向尺寸合理区间，之后进行精细建模，在区间内优化设计直至满足标准；该聚变包层及其设计方法能在保证精度的基础上，以球型径向分区模型代替传统包层工程设计中完整包层模型，避免了多物理场耦合计算中复杂模型的建立，优化了包层的设计流程，设计出适用于激光惯性约束聚变的包层。聚变的包层。聚变的包层。

【技术实现步骤摘要】
一种激光惯性聚变包层及其设计方法


[0001]本专利技术涉及激光聚变堆包层设计
，具体涉及一种激光惯性聚变包层及其设计方法。

技术介绍

[0002]激光聚变包层是激光惯性约束聚变堆的能量转换结构，同时也肩负着氚增殖、包容堆芯和中子屏蔽的功能。在聚变堆运行期间，堆芯处于高温等离子体态，同时发射靶丸碎片、高能中子、多种射线等产物，对包层整体带来极高的瞬时载荷，给包层结构设计带来艰巨挑战。
[0003]与发展更好的磁约束聚变包层不同，国内及国际的激光聚变包层设计还处于起步阶段；同时由于没有强磁场，可在氚增殖剂选用制造方便、产氚率和冷却性能更好的液态氚增殖剂，但是液态氚增殖剂对包层结构材料的腐蚀随温度上升不断加强，因此控制氚增殖剂及其与结构材料交界面的温度成为包层设计的关键。
[0004]传统磁约束聚变包层设计通常是建立包层的完整模型并进行分析，但是包层整体尺寸一般处于米级，并且包层内涉及流体的结构又极其细微，需要精细的建模；激光惯性约束聚变堆包层的设计一般参考磁约束聚变包层的设计流程，工作极为繁琐艰巨。/>
技术实现思路
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光惯性聚变包层，其特征在于：所述激光惯性聚变包层整体上呈球型，被等分经线分割为若干份弧型子包层，每个弧型子包层被等分纬线分割为若干个包层模块，其中一个靠近两极的包层模块空置出作为包层外接设备入口；包层模块各功能区按照与聚变反应中心距离由近到远分为：钨盔甲(1)、第一壁(2)、氚增殖自冷区(3)、背板(4)，所述钨盔甲(1)和前端第一壁(2)由多层低活性铁素体和马素体钢扩散焊接而成，其中每一层钢板皆采用激光刻蚀微流道以保障结构强度，并提高包层冷却剂超临界二氧化碳的冷却效率；所述氚增殖自冷区(3)采用液态锂铅合金，采用同上述内置激光刻蚀微流道的多层焊接钢板将氚增殖自冷区(3)分为三个子区域，其中换热效率高的激光刻蚀微流道能充分利用包层冷却剂超临界二氧化碳的冷却能力，有力控制钢板与液态锂铅交界面的温度，降低液态锂铅对包层结构材料的腐蚀，提高包层的整体使用寿命；背板(4)作为包层最外层结构，直接接触液态锂铅合金的内侧部分采用同上述内置激光刻蚀微流道的多层焊接钢板构成，并内通超临界二氧化碳作为冷却剂带走热量，将背板
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液态锂铅合金交界面温度控制在强腐蚀温度阀值之下；背板外侧部分采用低活性铁素体和马素体钢完整构成，以提高包层模块的整体结构强度，同时作为包层外接设备的支撑面。2.根据权利要求1所述的一种激光惯性聚变包层，其特征在于：呈球型的激光惯性聚变包层被等分经线分割为24份弧型子包层，每个弧型子包层被等分纬线分割为9个包层模块。3.权利要求1所述的激光惯性聚变包层的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：建立球型包层三维模型根据权利要求1中激光惯性聚变包层的结构及具体设计要求，确定球型包层内功能区径向分布及尺寸，并建立相应简化球型三维模型；步骤2：球型包层中子输运计算根据激光聚变堆芯设计参数、包层材料中子学特性、包层初步设计结构参数，采用蒙特卡罗方法及中子输运程序对步...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈荣华，王官印，李昕泽，张冰倩，田文喜，苏光辉，秋穗正，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：