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经过人们半个多世纪的努力,人类历史上第一座热核实验堆ITER(国际热核实验堆,International Thermonuclear Experimental Reactor)已经在法国开建。然而,从聚变实验堆到聚变能的商用仍然还有很长的一段路要走。作为一种对聚变能的提前利用,聚变—裂变混合堆的发展将在一定程度上提高核燃料的利用率,延长人类利用裂变能的时间,同时可以促进聚变技术的发展。中子学设计是混合堆设计的基础和核心内容之一,它将为混合堆的其它设计提供设计依据和数据基础。本论文的主要对聚变—裂变混合堆包层的中子学进行了初步设计和分析,计算所使用的工具为MCNP蒙特卡罗(Monte Carlo)中子输运程序和FISPACT燃耗计算程序。首先本文对混合堆包层所涉及的各种材料进行了选取,并根据现在TOKAMAK的发展情况选定了聚变堆芯的参数。然后,本文分别对氦冷混合堆和水冷混合堆的两种包层进行了初步的中子学设计和分析。本论文混合堆的包层包括第一壁、裂变区、氚增殖区、反射层和屏蔽层等几个部分。在设计过程中,本论文首先以一维圆柱模型为基本模型,对氦冷和水冷两种包层中只有裂变区、既有裂变区又有氚增殖区等情况进行了简单的中子输运计算和分析。通过对一维结构模型中的裂变区、氚增殖区两个主要功能区的计算分析,得出了一模型下各个区域的能量沉积、功率密度的以及核反应率的分布,从而确定包层各个区域的宽度,给出完整的一维模型。根据前文所确定的一维模型,本文进一步采用模块化结构对聚变-裂变混合堆进行三维建模并对所建立的三维模型进行中子输运计算分析,给出子模块中的能量沉积与其所处位置的关系。然后,在已建立的三维输运模型的基础上对结构进行简化,建立简单的三维燃耗计算模型,并对其进行的初步的燃耗分析,给出堆的主要参数与燃耗时间关系。同时,本论文还对几个不同的结构模型的进行了初步的计算分析,为混合堆的改进设计及优化和其他的设计提供参考。
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Basic Info :
Degree: 工学硕士
Mentor: 冯开明
Year: 2009
Language: Chinese
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