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中国系列液态锂铅实验回路设计与研发进展

核科学与工程 2009年第2期29卷 161-169页

作者：吴宜灿黄群英朱志强高胜宋勇李春京彭蕾刘少军吴庆生章毛连刘松林陈红丽柏云清金鸣王永亮吴朝阳吕若君汪卫华王红艳郭智慧陈雅萍凌新圳 FDS团队中国科学院等离子体物理研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学核科学技术学院安徽合肥230031

锂铅实验回路是聚变堆液态锂铅包层关键技术研究必备实验平台之一。结合液态金属锂铅包层技术发展战略建议,FDS团队多年来不断开展液态锂铅实验回路技术研究,设计并建造了具有自主知识产权和具有不同功能参数的DRAGON系列锂铅实验回路... 详细信息

锂铅实验回路是聚变堆液态锂铅包层关键技术研究必备实验平台之一。结合液态金属锂铅包层技术发展战略建议,FDS团队多年来不断开展液态锂铅实验回路技术研究,设计并建造了具有自主知识产权和具有不同功能参数的DRAGON系列锂铅实验回路。本文阐述了中国锂铅实验回路的发展路线建议,系统介绍了目前各实验回路的设计原则、结构特点、功能和相关实验研究进展等情况。

关键词：聚变堆液态锂铅包层实验回路

中国液态锂铅热对流实验回路DRAGON-Ⅰ温度场和速度场数值模拟分析

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核科学与工程 2008年第2期28卷 172-175,171页

作者：朱志强汪卫华章毛连高胜金鸣宋勇黄群英吴宜灿 FDS团队中科院等离子体物理研究所安徽合肥230031

锂铅实验回路是研究聚变堆液态金属锂铅包层关键科学技术问题的必备装置,其锂铅温度场和速度场分布对分析相关实验结果是必需的。DRAGON-I是中国第一座热对流锂铅实验回路,采用FLU-ENT软件对该回路中液态锂铅的温度场和速度场进行了二... 详细信息

锂铅实验回路是研究聚变堆液态金属锂铅包层关键科学技术问题的必备装置,其锂铅温度场和速度场分布对分析相关实验结果是必需的。DRAGON-I是中国第一座热对流锂铅实验回路,采用FLU-ENT软件对该回路中液态锂铅的温度场和速度场进行了二维和三维模拟分析。结果表明:回路内锂铅温度场分布符合回路设计时的温度变化要求,并在回路管径截面上变化很小;锂铅速度除了在回路上端两个直拐角处波动较大外,其余管道直段波动非常小,平均速度约0.14 m/s。

关键词：锂铅包层实验回路温度场和速度场

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液态锂铅在实验回路测试段中的流动传热模拟

合肥工业大学学报（自然科学版） 2011年第12期34卷 1894-1897页

作者：王红艳张喜东朱子清南京工程学院能源与动力工程学院江苏南京211167 南京航空航天大学高新技术研究所江苏南京210016

液态金属与其合金已被广泛地应用于聚变堆包层,其中液态金属锂铅以其独特的中子性能和传热性能,在液态产氚包层中常被用作增殖剂与冷却剂。液态金属锂铅实验回路是研究聚变堆液态金属包层冷却剂载热性能和技术的最佳实验平台。为了探索... 详细信息

液态金属与其合金已被广泛地应用于聚变堆包层,其中液态金属锂铅以其独特的中子性能和传热性能,在液态产氚包层中常被用作增殖剂与冷却剂。液态金属锂铅实验回路是研究聚变堆液态金属包层冷却剂载热性能和技术的最佳实验平台。为了探索高温液态锂铅在回路管道中的流动与传热,设计并计划建造一小型的液态金属锂铅实验回路,并应用大型计算流体力学软件对回路中液态锂铅流体的流动情况和温度分布进行了数值模拟和分析。

关键词：锂铅实验回路数值模拟

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液态金属LiPb实验回路的初步研究

液态金属LiPb实验回路的初步研究

作者：章毛连合肥工业大学

学位级别：硕士

LiPb实验回路是营造聚变堆工况来研究液态金属LiPb与结构材料的相容性、液态金属LiPb流动特性、以及液态金属LiPb的MHD效应等问题的必需设备。国际上给予高度重视,欧州、美国、日本等在上世纪八十年代就开始进行了LiPb实验回路的研究,... 详细信息

LiPb实验回路是营造聚变堆工况来研究液态金属LiPb与结构材料的相容性、液态金属LiPb流动特性、以及液态金属LiPb的MHD效应等问题的必需设备。国际上给予高度重视,欧州、美国、日本等在上世纪八十年代就开始进行了LiPb实验回路的研究,随后并建了多座LiPb实验回路,对聚变堆材料进行实验研究。很遗憾,这些实验回路由于寿命已到都已关闭。而国内在LiPb实验回路的研究方面工作几乎为零。中国加入ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor简称ITER),中国科学院等离子物理研究所FDS团队的液态金属LiPb包层DLL、SLL、DWT的概念设计已经完成,正在攻关研究中国特色的聚变堆结构材料—中国低活化马氏体钢(China Low Activation Martensitic Steel-CLAM钢)。所以中国迫切需要进行LiPb实验回路的研究,建造LiPb实验回路,以对LiPb与聚变堆结构材料的相容性、液态金属LiPb流动特性、以及液态金属LiPb流动的MHD效应等问题进行实验研究。这对中国液态金属LiPb包层的研究,对CLAM钢现在及将来的研究工作都是十分必要的。本论文在广泛调研了国际上LiPb实验回路基础上,借鉴其LiPb实验回路的设计思想,摸索LiPb实验回路研制技术和工艺,并在LiPb实验回路的设计和制造加工方面做了一些初步的工作: 本论文详细地介绍了LiPb的热物理特性、化学特性、核物理特性以及LiPb与结构材料相容性:讨论了LiPb实验回路基本构成与特性、LiPb实验回路的分类、LiPb实验回路的工艺流程和设计原则;重点探讨了LiPb实验回路的基本回路、以及LiPb实验回路中常用的设备(膨胀箱及排放箱、泵、热交换器、电磁流量计、堵塞计、冷阱、液位计、电加热器、过滤器、液态金属阀门等)的功能、特点和设计。对LiPb实验回路的回路本体技术进行了实质性的研究。本论文对LiPb实验回路进行了实践性的探索。设计、加工制造中国第一个LiPb小热对流实验回路,尽管回路比较小,但从这一研制过程中,对前面LiPb实验回路理论研究进行了验证,探索出不可多得的LiPb实验回路加工的技术和工艺。为后续设计加工制造大型、先进的LiPb实验回路及将来的包层模块实验系统打下坚实的基础。

关键词：液态金属LiPb 实验回路初步研究

磁场作用下液态金属LiPb实验回路测试段的流动传热研究

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磁场作用下液态金属LiPb实验回路测试段的流动传热研究

作者：张喜东淮北师范大学

学位级别：硕士

在聚变堆包层研究中,液态金属LiPb包层由于其具有复杂几何适应性、高氚增殖比、在线取氚和换料方便等诸多优势而作为包层的首要研究和设计方案为世界各国所青睐。然而,磁约束聚变堆包层运行环境苛刻,液态金属LiPb在包层和堆外辅助系统... 详细信息

在聚变堆包层研究中,液态金属LiPb包层由于其具有复杂几何适应性、高氚增殖比、在线取氚和换料方便等诸多优势而作为包层的首要研究和设计方案为世界各国所青睐。然而,磁约束聚变堆包层运行环境苛刻,液态金属LiPb在包层和堆外辅助系统中流动会带来很多具有挑战性的技术问题。如导电的液态金属LiPb在液态包层中横穿聚变强磁场流动会造成导电流体与磁场相互作用的磁流体动力学(MHD:Magnetohydrodynamics)效应,这种MHD效应会使得液态金属LiPb在包层中的流场分布发生改变,并造成很大的MHD压降和驱动功率,进而影响整个包层的传热效率等。而液态金属LiPb实验回路是营造聚变堆工况来研究液态金属LiPb与结构材料的相容性、液态金属LiPb的流动特性和液态金属LiPb的MHD效应等问题的重要实验设备。本论文在对国内外液态金属实验回路,尤其是LiPb实验回路广泛调研的基础上,针对实验的需求设计了可进行LiPb自然对流和强迫对流传热研究的小型回路实验平台。并利用大型商用计算流体动力学软件FLUENT对回路的简化模型分别进行了2D和3D的自然对流数值模拟研究,计算结果基本与回路的设计要求相吻合。在对速度场和温度场深入分析的基础上,就回路中管道的弯曲部分的选取和铺设提出了优化建议。利用FLUENT提供的用户自定义函数功能对动量方程、能量方程及k-epsilon等方程中的相关项进行了修正。结合FLUENT本身自带的MHD模块和自编的磁场程序对圆形和方形测试段管道及不同管壁材料情形下的流动传热和MHD压降进行了数值模拟。同时利用现有的理论计算公式对测试段的MHD压降进行了理论计算,进而与数值模拟结果进行了对比分析,结果显示圆形和方形管道均可满足实验要求。这些都为更好的指导回路实际实验提供理论和设计参考。

关键词：实验回路液态金属 LiPb MHD效应

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核电厂一回路系统模拟实验设计与分析

原子能科学技术 2010年第B9期44卷 172-176页

作者：侯斌苑景田曹学武上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

研究核电站特定运行工况下,一回路系统传热流动的规律。应用Ishii模化方法模拟压水堆核电厂的一回路系统,设计出主泵与关联系统耦合实验回路的主要热工参数。同时,应用机理性程序对设计的实验回路进行分析。结果表明,基于Ishii模化方法... 详细信息

研究核电站特定运行工况下,一回路系统传热流动的规律。应用Ishii模化方法模拟压水堆核电厂的一回路系统,设计出主泵与关联系统耦合实验回路的主要热工参数。同时,应用机理性程序对设计的实验回路进行分析。结果表明,基于Ishii模化方法设计的实验回路主要参数合理可行;模型可以研究反应堆原型事故运行瞬态工况下,一回路各系统间传热流动相互影响规律。

关键词：模化方法实验回路传热流动

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核电厂一回路系统模拟实验设计与分析

核电厂一回路系统模拟实验设计与分析

中国DRAGON系列液态金属锂铅回路及实验研究

第六届(2010年)北京核学会核技术应用学术交流会

作者：侯斌苑景田曹学武上海交通大学机械与动力工程学院

关键词：模化方法实验回路传热流动

来源： cnki会议评论

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中国DRAGON系列液态金属锂铅回路及实验研究

超临界水冷堆辐照考验回路多尺度热工水力学分析

第三届反应堆物理与核材料学术研讨会

作者：朱志强黄群英章毛连高胜吴宜灿 FDS团队中国科学院等离子体物理研究所

随着聚变能技术研发从物理可行性到工程可行性的跨越,液态金属锂铅包层关键技术的研究正变得越来越重要。主要包折：液态金属锂铅在包层中的流动特性和传热特性、液态金属锂铅穿越磁场时引起的磁流体动力学(MHD)效应、液态金属锂铅与聚... 详细信息

随着聚变能技术研发从物理可行性到工程可行性的跨越,液态金属锂铅包层关键技术的研究正变得越来越重要。主要包折：液态金属锂铅在包层中的流动特性和传热特性、液态金属锂铅穿越磁场时引起的磁流体动力学(MHD)效应、液态金属锂铅与聚变堆候选结构材料和功能材料的相容性、液态锂铅中杂质在线纯化、以及多物理场(辐射场、温度场、电磁

关键词：液态金属锂铅包层实验回路热对流强迫对流腐蚀实验

来源： cnki会议评论

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中国科学：物理学、力学、天文学 2019年第11期49卷 43-51页

作者：刘晓晶熊进标程旭上海交通大学核科学与工程学院上海200240 Institute for Nuclear and Energy Technologies Research Centre KarlsruheKarlsruhe 76021Germany

作为第四代核能系统中唯一的水冷反应堆,超临界水冷堆(SCWR)具有系统简单、热效率高、经济和安全性好等优点.中国和欧盟联合发起了第七框架研究计划国际合作项目"超临界水冷堆燃料性能验证实验(Supercritical Water-cooled Reactor Fuel... 详细信息

作为第四代核能系统中唯一的水冷反应堆,超临界水冷堆(SCWR)具有系统简单、热效率高、经济和安全性好等优点.中国和欧盟联合发起了第七框架研究计划国际合作项目"超临界水冷堆燃料性能验证实验(Supercritical Water-cooled Reactor Fuel Qualification Test, SCWR-FQT)",该实验将对超临界水环境下的小型燃料组件进行性能测试,为实验回路进行设计、分析和验证,并为其设计分析和安全许可申请提供支持.本文从计算流体力学、子通道、系统安全角度出发,对整个系统进行多尺度的热工水力安全分析.本文还对子通道程序COBRA和系统程序ATHLET中的传热模型、摩擦阻力模型和湍流交混模型等进行了修改,使其适用于超临界水冷堆模拟.另外,本文通过交换堆芯出口压力、冷却剂进口温度、堆芯进口冷却剂流量、活性区的产热和摩擦因子等参数实现程序耦合,以得到更为精细的热工水力行为.结果表明,修改过后的程序适用于超临界水回路瞬态分析,现有的安全系统设计可保证组件实验段在事故情况下得到有效冷却. CFD计算结果表明,绕丝对棒束流体传热有较大影响;子通道结果表明角通道堵塞条件下包壳温度最高.同时,计算也证实了多尺度耦合程序可精准预测事故进程和参数分布.

关键词：超临界水冷堆实验回路热工水力多尺度计算流体力学