适用于聚变堆包层第一壁热-氚耦合输运的快速计算方法技术

技术编号:42376329 阅读:34 留言:0更新日期:2024-08-16 15:00
本发明专利技术公开一种适用于聚变堆包层第一壁热‑氚耦合输运的快速计算方法,属于聚变堆热工与安全领域,首先建立聚变堆包层第一壁热工水力分析模型,通过热平衡理论和摩擦系数经验公式,得到冷却剂进、出口温度和速度以及压降;然后基于强迫对流传热关系式计算努塞尔数,得到平均对流换热系数;并进一步基于混合一维/二维导热模型开展结构材料温度计算,得到结构材料温度分布;然后将温度结果单向耦合到氚输运计算模块,通过对氚输运模型做适当的简化快速计算得到两条特定路径上的氚浓度分布,最后得到氚渗透到冷却剂中的量。本发明专利技术能够实现第一壁热工水力与氚输运两个方面的综合性能快速评估。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于聚变堆热工与安全领域,具体涉及一种适用于聚变堆包层第一壁热-氚耦合输运的快速计算方法


技术介绍

1、核聚变能源具有低碳、经济、固有安全等优良特性,被认为是能够彻底解决人类能源危机的有效途径。其中,以磁约束全超导托卡马克聚变堆有望实现持续可控的能量输出。该堆型主要以氘、氚等离子体作为核反应燃料,用强磁场对等离子体进行约束,在真空和超高温条件下发生聚变反应,释放大量能量。聚变堆包层第一壁作为面向等离子体的部件,会受到堆芯等离子体的高温辐射和氚注入,表面热流高达mw/m²量级。为了将热量顺利排出,防止材料温度超限,现有第一壁设计多个沿极向布置矩形冷却剂流道。注入第一壁的氚会在结构材料内部进行扩散,并渗透到冷却剂,随着冷却剂的流动在整个包层冷却系统中迁移,造成二回路水污染甚至因事故泄漏释放到外部环境,对工作环境和公众造成放射性危害。因此,对聚变堆包层第一壁进行计算优化设计,以提高在热工水力方面和氚安全方面的性能,变得十分重要。现阶段,第一壁的热工水力和氚输运计算主要依赖于数值模拟软件,该方法虽然计算准确率较高,但是一旦涉及更新迭代,就需要重新画网格本文档来自技高网...

【技术保护点】

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2.根据权利要求1所述的一种适用于聚变堆包层第一壁热-氚耦合输运的快速计算方法,其特征在于,所述步骤2包括:

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5.根据权利要求3所述的一种适用于聚变堆包层第一壁热-氚耦合输运的快速计算方法,其特征在于,所述步骤4涉及的第一壁中...

【技术特征摘要】

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2.根据权利要求1所述的一种适用于聚变堆包层第一壁热-氚耦合输运的快速计算方法,其特征在于,所述步骤2包括:

3.根据权利要求2所述的一种适用于聚变堆包层第一壁热-氚耦合输运的快速计算方法,其特征在于,所述步骤3包括:

4.根据权利要求3所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员:蒋科成王宏愚陈磊刘松林
申请(专利权)人:中国科学院合肥物质科学研究院
类型:发明
国别省市:

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