發(fā)布時間：2024-06-28 02:46

　　Z箍縮驅(qū)動聚變-裂變混合能源堆(Z-FFR)是利用Z箍縮產(chǎn)生的大量高能中子驅(qū)動次臨界裂變堆而釋放能量,產(chǎn)生的a離子能量將在小于數(shù)個毫秒的時間尺度內(nèi)沉積在靶室內(nèi)部。聚變靶室內(nèi)能量沉積在第一壁表面將帶來材料表面的燒蝕等熱學(xué)效應(yīng),以及熱激波和熱應(yīng)力等力學(xué)效應(yīng)進(jìn)而可能產(chǎn)生屈服、斷裂、層裂等材料和結(jié)構(gòu)響應(yīng)。周期性應(yīng)力長期作用可能產(chǎn)生的疲勞效應(yīng)等對第一壁結(jié)構(gòu)壽命和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有顯著影響。本文利用ANSYS程序,通過有限元分析方法建立第一壁模型,對第一壁在表面瞬態(tài)熱流加載下的熱-力學(xué)瞬態(tài)響應(yīng)分析進(jìn)行模擬。在單次瞬態(tài)脈沖熱流加載下,熱流沖擊能量主要集中在第一壁表面鎢層部分,最大溫度出現(xiàn)在第一壁表面鎢層為409℃,溫升幅值為86℃。表面鎢層最大溫度低于鎢材料的再結(jié)晶溫度(1300℃),隨著深度增加溫度逐漸降低。在0.1Hz的頻率加載下第一壁表面鎢層溫升只占整個周期較小一部分,周期性加載不會導(dǎo)致第一壁溫度累積效應(yīng)。第一壁熱應(yīng)力主要分布在溫度梯度較大的區(qū)域,鎢層表面最大Vonmises應(yīng)力為140MPa,沿著深度方向溫升幅值越低應(yīng)力也越小,鎢層最大應(yīng)力及應(yīng)變均處于彈性應(yīng)變區(qū)域,沒有超過鎢材料的屈服強(qiáng)度。切向應(yīng)力...

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?Ｚ－ＦＦＲ總體結(jié)構(gòu)示意圖??

管塊狀天然鈾合金作為燃料，輕水作冷卻劑兼慢化劑，所產(chǎn)生的長壽命高放核素也比較??少，后處理只需要通過簡便干法去除裂變氣體，燃料即可重新利用。??如圖１．１所示，Ｚ－ＦＦＲ總體結(jié)構(gòu)［３，４］主要由Ｚ箍縮慣性約束聚變堆芯，次臨界能源包??層及能量輸出系統(tǒng)，產(chǎn)氚包層及氘氚循環(huán)系統(tǒng)三大部....

圖１．１?Ｚ－ＦＦＲ總體結(jié)構(gòu)示意圖??

??Ｚ箍縮驅(qū)動聚變裂變混合堆工作的基本物理原理如圖１．２所示，堆芯通過電磁內(nèi)爆??驅(qū)動ＤＴ靶聚變反應(yīng)，提供１４ＭｅＶ高能中子源，與次臨界包層中的Ｕ－２３８發(fā)生裂變反??應(yīng)。后者衰變產(chǎn)生的Ｐｕ－２３９在熱中子作用下進(jìn)一步裂變，從而釋放巨大能量并輸出大??量中子，裂變能量以熱的形式被....

圖３．１第一壁有限元分析模型??

熱沖擊過程展開數(shù)值模擬。??３．１模型建立??參考實(shí)際的Ｚ－ＦＦＲ第一壁模塊，第一壁有限元分析計(jì)算模型如圖３．１所示。采用一??維軸對稱模型，利用ＡＮＳＹＳ程序進(jìn)行分析。第一壁表面由０．２?ｍｍ鶴層和５?ｍｍ鋯合??金基底組成，鎢層表面設(shè)定為自由邊界，并假定其應(yīng)力－應(yīng)變曲線處于彈....

圖３．２?Ｚ－ＦＦＲ靶室內(nèi)部防護(hù)思路??改變靶室內(nèi)部參數(shù)設(shè)計(jì)，第一壁表面熱流加載峰值也隨之改變

計(jì)算結(jié)果具有網(wǎng)格無關(guān)性。??３．２加載條件??Ｚ－ＦＦＲ聚變靶室［３５］結(jié)構(gòu)如圖３．２所示，Ｚ－ＦＨＩ聚變靶室內(nèi)部通過引入可更換傳輸線??（ＲＴＬ）、薄殼層防護(hù)層（ｓｈｅｌｌ）和Ａｒ緩沖氣體可以吸收全部的聚變Ｘ射線和離子??能量，通過能譜改造和能量吸收將其轉(zhuǎn)化為強(qiáng)度峰值較弱、作用....

本文編號：3996323