ITER中国氦冷固态增殖剂实验包层模块中子学设计

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1、-核工业西南物理研究院硕士学位论文ITER中国氦冷固态增殖剂实验包层模块中子学设计8.9MW/m3;theTBMtritiumbreedingrateis2.07×10−2g/d.Thetwo-dimensionalcalculationresultsareasfollows:TBR=1.03;thepeakpowerdensityis7.9MW/m3;thetritiumbreedingrateis1.85×10−2g/d.Thesedesignparameterssatisfiedwithneutronicsdesignrequi

2、rement.3)ThedifferentTBMdesignshavebeenproposedinthisdissertationandthefinaldesignprojectisbetter.Finally,theideasoffurtherworkinnextstephavebeenproposed.KeyWords:ITER,TBM,ONEDANT,TWODANT,Neutronics,Powerdensity---III---核工业西南物理研究院硕士学位论文ITER中国氦冷固态增殖剂实验包层模块中子学设计第一章前言8.9引言

3、19世纪70年代的产业革命以来，化石燃料的消费急剧增大。初期主要以煤炭为主，进入20世纪以后，特别是第二次世界大战以来，石油以及天然气的开采与消费开始大幅度的增加，并以每年2亿吨的速度持续增长。虽然经历了本世纪70年代两次石油危机，导致石油价格高涨，但石油的消费量却不减反增。对此，世界能源结构不得不进行相应变化，核能、水力、地热等其它形式的能源逐渐被开发和利用，但是人类目前可利用的能源资源仍然有限。据权威机构专家测算，按目前世界已探明能源储量和可开采年限计算，石油资源的储量为10195亿桶，可供开采43年；天然气埋藏量为144万亿立方

4、米，可开采63年；煤炭埋藏量10316亿吨，可开采231年；现在大力发展的裂变核电所用的原料铀其探明储量为436万吨，也仅可供72年使用，由此可见，主要能源将在未来几十年至100多年的时间内枯竭[1-3]。同时传统能源还会带来环境问题，而核电站放射性物质泄漏事故，核燃料埋藏处理等终究会给人类带来隐患,然而现代化国家的经济发展和能源有着密切的关系，若要加快发展国民经济，就必须保证能源消费量的相应增长。随着世界人口的不断增加和生活水平的提高，能源紧缺的时期将会提前到来。因此，21世纪新能源的开发与利用，已不再是一个将来的话题，而是关系人类

5、子孙后代命运，刻不容缓的一件大事。如果利用热核反应，海水中的锂能源可开采年限为1600万年（DT反应），而利用重水的DD反应，则开采年限为60亿年，同时聚变反应堆不产生硫、氮氧化物等污染环境的物质；不释放产生温室效应的气体；氘氚反应的产物没有放射性，中子对堆结构材料的活化也只产生少量较容易处理的短寿命放射性物质。考虑到聚变堆的固有安全性，聚变能可以看成是不污染环境、不产生放射性核废料、具有接近无限资源的比较理想的新型能源。聚变能是目前认识到的可以最终解决人类能源和环境问题的最重要的途径。1---核工业西南物理研究院硕士学位论文ITER

6、中国氦冷固态增殖剂实验包层模块中子学设计8.9ITER计划与TBM系统概述要实现受控核聚变难度非常大，关于“聚变能成为一种能源方式”，乐观的估计是50年以后。目前，聚变研究集中在磁约束聚变和惯性约束聚变两种方式。磁约束聚变研究分为六个阶段，即：①原理性研究阶段；②规模实验阶段；③点火装置实验阶段（氛氟燃烧实验）；④反应堆工程物理实验阶段；⑤示范反应堆阶段；⑥商业化反应堆阶段。目前正在进行的是从第三阶段向第四阶段过渡。随着中国、日本、韩国、俄罗斯、美国和欧盟6大ITER(InternationalThermonuclearExperim

7、entalReactor)成员国2005年6月28日在莫斯科确定法国的卡达拉舍（Cadalache）为ITER热核实验反应堆建设地，这一建设期为10年、建设投资将超过47亿欧元的国际超大型科学合作项目,即将正式启动。（1）ITER的历史上个世纪50年代初，美国和苏联率先开始秘密地独立研究可控核聚变，然而随着研究的深入，理论和技术上遭遇到极大的障碍，这些障碍让两国认识到，只有开展广泛的国际合作才是加速实现核聚变能利用的唯一可行之路。1985年，美国总统里根和苏联领导人戈尔巴乔夫在一次首脑会议上提议，要“在核聚变能方面进行最广泛的、切实可

8、行的国际合作”。美苏两国首脑随后又与核技术领域处于领先地位的法国的总统密特朗进行了几次高层会晤，使其支持在国际原子能机构（IAEA）主持下，进行国际热核实验反应堆的研究。1987年，IAEA邀请欧共体（欧盟前身）、美国、