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《中国原子能科学研究院》 2002年
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ADS系统靶件多物理场分析研究

周红  
【摘要】: 在核能发展领域中,安全性、经济性和放射性废物的处理与处置问题始终是矛盾的关 键,目前研究工作主要在两个方向进行:一个方向是通过改进现有堆型的设计,另一个方向 是进行创新设计。加速器驱动的次临界反应堆系统正是后一个方向。因为具有次临界安全性、 充分利用钍、铀资源和高放射性废物的处置三大优点,成为研究的热点。 本文所研究的靶件作为该系统最重要的关键部件之一,耦合核科技界的两大创新领域 -高功率质子加速器和次临界堆,该靶件的物理作用主要是接受中、高能质子,发生散裂反 应,产生中子源,引发持续链式反应,产生能量。 针对靶区的结构设计,开展热工水力学研究工作;调研国内外靶区的研究现状,了解 靶区的设计依据、技术发展路线及发展趋势;调研多物理场的数值模拟方法-有限差分法、 边界单元法、离散单元法、有限元方法等等,其中最有效地方法是有限元方法;简述有限元 方法在流场、温度场、应力场计算中的具体应用。 在分析比较通用的有限元软件ANSYS、MSC NASTRAN、ABAQUS、ADINAT,以及通用计算 流体力学与计算传热学方面软件PHOENICS后,选用多物理场的分析工具-ANSYS软件作为分 析手段,应用其FLOTRAN模块、结构分析模块、耦合场分析功能,建立多物理场的分析思路; 总结热工和物理方向研究较集中的三种靶区结构,进行多物理场的耦合计算,得到靶区的流 场、压力场、温度场和应力场的分析结果。 计算结果表明:圆球靶型散热快,流道设计方便;锥形靶易于接收中子,但结构易引 起应力集中,在综合热工、物理两个角度,固态靶选取圆球型钨靶比较满意,液态靶区的计 算需要在材料研究的基础上进行。 在靶件的计算中有如下难点:靶件材料物理参数的确定、程序中相应参数的输入、冷 却剂的选取以及物理参数的选取。在后续工作中,我们还需进一步考虑中子产生靶区的功率 分布函数,辐照损伤对靶材热工参数的影响程度等等。 随着ADS课题研究的深入,在综合其他因素的基础上,确定最优的几何设计后,此种 方法可应用于进一步的校核计算。
【学位授予单位】:中国原子能科学研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TL411.1

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