ADS液态靶系统流场可视化实验研究及数值模拟分析

【摘要】： 加速器驱动洁净能源系统(ADS)是由高能质子加速器和次临界堆耦合而成的系统，它为高放废物的处置提供了一条可行的途径。由于目前ADS的研究还处于比较初期的阶段，因此针对用来耦合加速器和次临界堆的散裂中子靶，各国提出了各不相同的结构。本文研究的是采用液态金属作为散裂材料和冷却剂的液态有窗靶，质子束窗在其中被用来隔离真空质子束管和液态金属，承受着很高的热负荷，因此如何将其有效冷却是设计中的一项难题。 在中国原子能科学研究院(CIAE)，人们已经开始进行与靶件设计相关的基础研究。本工作主要对散裂靶，特别是对质子束窗附近的流场进行了研究，从而为靶件的设计优化和软件验证提供必要的支持。 针对所研究靶件的2D实验段进行了可视化实验，使用水作为工作介质，采用粒子成像技术获得了向上和向下流动时束窗附近的流型。使用CFX软件对散裂靶的流场进行了数值模拟，获得了流体向上和向下流动的计算结果。对于向下流动的情况，使用不同的导流板进行了分析计算。