[发明专利]一种提升聚变堆氚增值率的方法及装置

说明书

本发明公开一种提升聚变堆氚增值率的方法及装置。所述方法包括获取聚变堆偏滤器几何位形、真空室及包层界面、偏滤器遥操作维护策略、偏滤器材料路线图、偏滤器载荷输入；确定偏滤器基本结构模型；所述偏滤器基本结构在部件满足结构强度的前提下，弱化偏滤器中子屏蔽的能力，确定靶板部件结构模型；确定混合偏滤器包层最终结构模型，包括取消安装在偏滤器和真空室之间的屏蔽块；确定氚增值率提升数量。所述装置，包括：底部包层、外靶板部件、Dome部件和内靶板部件；所述外靶板部件、Dome部件、内靶板部件直接与底部包层连接。本发明包层产氚区域扩大，经过数值模拟评估，预计能提升至少0.04的氚增值率，这可以弥补加热和诊断系统对包层开孔带来的影响。

技术领域

本发明涉及核聚变领域，具体涉及一种提升聚变堆氚增值率的方法及装置。

背景技术

氚自持是未来聚变堆商用运行的必备条件之一。CFETR(中国聚变工程实验堆)通过研究和发展氚增殖技术，使得聚变堆满足氚自持条件，即氚增值率大于1。聚变堆通过包层产氚。对于CFETR包层，由于氚提取过程中的损耗，包层部件应满足氚增值率大于1.1。CFETR包层在设计上存在氦冷和水冷两种方案。现阶段工程设计方案评估结果：1)氦冷包层基准包层氚增值率约为1.177；2)水冷包层基准包层氚增值率约为1.165，在考虑加热和诊断等系统开孔后，氚增值率约为1.115。

发明人发现，现有CFETR设计方案中至少存在下述问题：包层氚增值率仅略高于部件自身要求，但依靠现有包层结构改变来提升氚增值率已非常困难；偏滤器下部的空间一般需要安装屏蔽块，以弥补偏滤器自身屏蔽中子能力不足，底部宝贵空间没有有效利用。CFETR偏滤器设计同样存在氦冷和水冷两种方案。偏滤器采用模块化设计，单个模块主要由靶板部件和支撑盒体组成，其中靶板部件又分为内靶板部件、Dome(穹顶靶板)部件和外靶板部件。大家以往没有考虑在偏滤器底部安装包层来提升氚增值率的方法，主要原因是偏滤器区域中子壁负载相对较低，偏滤器设计其中功能之一就是用来屏蔽中子，即中子经过偏滤器屏蔽后，偏滤器后部的磁体等部件满足核热指标低于一定限值，因此现有设计方案利用偏滤器底部包层增殖的效果就会很有限。

发明内容

本发明改变现有偏滤器其中用来屏蔽中子的功能，反其道而行之，在偏滤器满足结构强度的前提下，弱化自身屏蔽中子的能力，提供一种提升聚变堆氚增值率的方法及装置。

本发明实施例提供一种提升聚变堆氚增值率的方法，包括以下步骤：

获取聚变堆偏滤器几何位形、真空室及包层界面、偏滤器遥操作维护策略、偏滤器材料路线图、偏滤器载荷输入；

根据所述聚变堆偏滤器几何位形、真空室及包层界面、偏滤器遥操作维护策略、偏滤器材料路线图、偏滤器载荷输入和增加氚增值率的要求，确定偏滤器基本结构模型；

所述偏滤器基本结构模型无支撑盒体，靶板部件采取正面遥操作安装和拆卸方案；

所述偏滤器基本结构在部件满足结构强度的前提下，弱化偏滤器中子屏蔽的能力，确定靶板部件结构模型；

根据所述靶板部件结构模型，确定混合偏滤器包层最终结构模型，包括取消安装在偏滤器和真空室之间的屏蔽块；

所述屏蔽块区域由包层取代，包层扩大到与靶板部件相接，确定靶板部件与包层两者之间水管和支撑接口；

根据所述混合偏滤器包层最终结构模型，确定氚增值率提升数量。

在一个实施方式中，根据以下原则弱化偏滤器中子屏蔽的能力：

根据内靶板部件、Dome部件、外靶板部件屏蔽中子能力的差别，重点优化Dome部件；