聚变堆包层模块制造工艺研究
中国氦冷固态增殖剂实验包层模块材料研究进展
第５６卷第７期原子能科学技术Ｖｏｌ．５６，Ｎｏ．７ ２０２２年７月ＡｔｏｍｉｃＥｎｅｒｇｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＪｕｌ．２０２２中国氦冷固态增殖剂实验包层模块材料研究进展盛 倩１，吴姝琴１，王晓宇２，郁 杰３，廖洪彬２，巩保平２，杨国平２，赵奉超２，罗晓芳２，钱小勇１，罗德隆１（１．中国国际核聚变能源计划执行中心，北京 １０００３７；２．核工业西南物理研究院，四川成都 ６１００４１；３．中国科学院核能安全技术研究所，安徽合肥 ２３００３１）摘要：在未来核聚变反应堆中，为补充氚的消耗，需要在核聚变堆的包层中进行氚的在线增殖，以维持核聚变反应的持续进行。
为验证这一关键技术，在国际热核聚变实验堆（ＩＴＥＲ）上开展了ＩＴＥＲＴＢＭ计划（实验包层项目）。
作为ＩＴＥＲ计划成员方之一，中方以中国氦冷固态增殖剂实验包层模块（ＨＣＣＢＴＢＭ）概念参与ＩＴＥＲＴＢＭ计划。
ＨＣＣＢＴＢＭ现今进入初步设计阶段，而材料的制备技术和性能数据是支撑其结构设计、安全分析和服役工况评估的基础。
本文综述和分析了ＨＣＣＢＴＢＭ结构材料低活化铁素体／马氏体钢（ＲＡＦＭ钢）与功能材料氚增殖剂和中子倍增剂的研究现状，并对这些材料下一步的研究方向进行了展望。
关键词：中国氦冷固态增殖剂实验包层模块；低活化铁素体／马氏体钢；氚增殖剂；中子倍增剂中图分类号：ＴＬ６２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００ ６９３１（２０２２）０７ １４０２ １１犱狅犻：１０．７５３８／ｙｚｋ．２０２２．ｙｏｕｘｉａｎ．０１０４犚犲狊犲犪狉犮犺犘狉狅犵狉犲狊狊狅狀犕犪狋犲狉犻犪犾狅犳犎犲犾犻狌犿犆狅狅犾犲犱犆犲狉犪犿犻犮犅狉犲犲犱犲狉犜犲狊狋犅犾犪狀犽犲狋犕狅犱狌犾犲犻狀犆犺犻狀犪ＳＨＥＮＧＱｉａｎ１，ＷＵＳｈｕｑｉｎ１，ＷＡＮＧＸｉａｏｙｕ２，ＹＵＪｉｅ３，ＬＩＡＯＨｏｎｇｂｉｎ２，ＧＯＮＧＢａｏｐｉｎｇ２，ＹＡＮＧＧｕｏｐｉｎｇ２，ＺＨＡＯＦｅｎｇｃｈａｏ２，ＬＵＯＸｉａｏｆａｎｇ２，ＱＩＡＮＸｉａｏｙｏｎｇ１，ＬＵＯＤｅｌｏｎｇ１（１．犆犺犻狀犪犐狀狋犲狉狀犪狋犻狅狀犪犾犖狌犮犾犲犪狉犉狌狊犻狅狀犈狀犲狉犵狔犘狉狅犵狉犪犿犈狓犲犮狌狋犻狅狀犆犲狀狋犲狉，犅犲犻犼犻狀犵１０００３７，犆犺犻狀犪；２．犛狅狌狋犺狑犲狊狋犲狉狀犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犘犺狔狊犻犮狊，犆犺犲狀犵犱狌６１００４１，犆犺犻狀犪；３．犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犖狌犮犾犲犪狉犈狀犲狉犵狔犛犪犳犲狋狔犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲狊，犎犲犳犲犻２３００３１，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋： Ａｔｒｉｔｉｕｍｂｒｅｅｄｉｎｇｂｌａｎｋｅｔｉｓａｃｏｍｐｕｌｓｏｒｙｅｌｅｍｅｎｔｆｏｒａｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎｐｏｗｅｒｒｅａｃｔｏｒ（ＤＥＭＯ）ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｒｉｔｉｕｍｂｒｅｅｄｉｎｇｓｅｌｆ ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎａｐａｒｔｉｃｉｐａｔｅｓｉｎｔｈｅＩＴＥＲＴＢＭｐｒｏｊｅｃｔｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆＨｅｌｉｕｍＣｏｏｌｅｄＣｅｒａｍｉｃＢｒｅｅｄｅｒＴｅｓｔＢｌａｎｋｅｔＭｏｄｕｌｅ（ＨＣＣＢＴＢＭ）．ＨＣＣＢＴＢＭｉｓｎｏｗｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙｉｎｔｈｅｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙｄｅｓｉｇｎｓｔａｇｅ，ａｎｄｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｍａｔｅｒｉａｌｄａｔａａｒｅｔｈｅｂａｓｉｓｆｏｒｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎ，ｓａｆｅｔｙａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｅｒｖｉｃｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｉｓｃａｓｅ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍａｔｅｒｉａｌｌｏｗａｃｔｉｖａ ｔｉｏｎｆｅｒｒｉｔｅ／ｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃ（ＲＡＦＭ）ｓｔｅｅｌｓ，ｔｒｉｔｉｕｍｂｒｅｅｄｅｒａｎｄｎｅｕｔｒｏｎｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒｆｏｒ收稿日期：２０２２ ０２ ０１；修回日期：２０２２ ０３ １８ＨＣＣＢＴＢＭｗａｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｓｅｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｔｈｅｎｅｘｔｐｈａｓｅｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｒｅｃｅｎｔｍａｉｎｒｅｓｅａｒｃｈｌｉｔｅｒａｔｕｒｅａｎｄｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｐｏｒｔ，ｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ，ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｉｎｔｅｇｒｉｔｙｏｆｐｅｒ ｆｏｒｍａｎｃｅｄａｔａ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｓｅｒｖｉｃｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍａｔｅｒｉａｌｌｏｗａｃｔｉｖａｔｅｄｆｅｒｒｉｔｅ／ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅｓｔｅｅｌｆｏｒＨＣＣＢＴＢＭ，ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｍａｔｅｒｉａｌｔｒｉｔｉｕｍｂｒｅｅｄｅｒｌｉｔｈｉｕｍｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅａｎｄｎｅｕｔｒｏｎｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒｂｅｒｙｌｌｉｕｍｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．ＴｈｅｔｈｒｅｅｍａｔｅｒｉａｌｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎＣｈｉｎａｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｉｌｙｍｅｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅ ｍｅｎｔｓｉｎｔｅｒｍｓｏｆｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｇｒｉｔｙｏｆｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｒｅｑｕｉｒｅｄｂｙｔｈｅｄｅｓｉｇｎ．Ｂｏｔｈｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｍａｔｅｒｉａｌｓｗｉｌｌｆａｃｅｔｈｅｓｅｖｅｒｅｓｅｒｖｉｃｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｆｕｓｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅａｃｔｏｒ，ｗｈｉｃｈｒｅｑｕｉｒｅｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ａｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｅｘｉｓｔｉｎｇｄａｔａｗｅｒｅｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｅｐａｒａｔｅｔｅｓｔｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｂｙｖａｒｉｏｕｓｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｊｅｃｔｓ，ａｎｄｉｔｓｄａｔａｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｙｓｔｅｍａｔｉｓｍｎｅｅｄｔｏｂｅｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｉｅｄ．Ｉｎｔｅｒｍｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｂｕｉｌｄｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅｄａｔａ，ｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｄａｔａｂａｓｅｂａｓｅｄｏｎａｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｔｒａｃｅａｂｌｅａｎｄｓｔａｎｄａｒｄ ｉｚｅｄｔｅｓｔｓ．Ｉｎｔｅｒｍｓｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｒｉｔｉｕｍｂｒｅｅｄｅｒｐｅｂｂｌｅｂｅｄｉｓｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｎｅｅｄｓｔｏｂｅｆｕｒｔｈｅｒｉｍｐｒｏｖｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｒｍｏ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｎｔｉ ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｔｒｉｔｉｕｍｒｅｌｅａｓｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｅｔｃ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｉｅｓａｒｅｎｏｔｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｔｈｅｐａｃｋｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｔｈｅｒｍｏｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂｅｒｙｌｌｉｕｍｐｅｂｂｌｅｂｅｄａｔｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅｓｅｃｏｎｔｅｎｔｓｓｈｏｕｌｄｂｅｇｒａｄｕａｌｌｙｃａｒｒｉｅｄｏｕｔａｎｄｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｉｎｔｈｅｎｅｘｔｓｔｅｐｏｆｍａｔｅｒｉａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｍａｔｅｒｉａｌｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔ，ｓｏａｓｔｏｐｒｏｖｉｄｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｔｈｅＲ＆ＤａｎｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｏｆｈｅｌｉｕｍｃｏｏｌｅｄｃｅｒａｍｉｃｂｒｅｅｄｅｒｔｅｓｔｂｌａｎｋｅｔｓｙｓｔｅｍｉｎＣｈｉｎａ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｂａｓｅｄｏｎｒｅｌｉａｂｌｅａｎｄａｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｔｅｓｔｄａｔａ，ｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｔａｎｄａｒｄｓａｎｄｄａｔａ ｂａｓｅｓｏｆＲＡＦＭｓｔｅｅｌｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｒｉｔｉｕｍｂｒｅｅｄｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｎｅｕｔｒｏｎｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒｍａｔｅｒｉ ａｌｓｆｏｒｆｕｓｉｏｎｒｅａｃｔｏｒｄｅｓｉｇｎｃａｎｂｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｏｓｕｐｐｏｒｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｆｕｓｉｏｎｒｅａｃｔｏｒｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ＨＣＣＢＴＢＭ；ＲＡＦＭｓｔｅｅｌ；ｔｒｉｔｉｕｍｂｒｅｅｄｅｒ；ｎｅｕｔｒｏｎｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ 氚是人造核素，作为氘 氚核聚变反应堆所必需的燃料之一，通常采用中子与锂的核反应获得。
聚变堆包层模块第一壁不同冷却剂传热性能研究
聚变堆包层模块第一壁不同冷却剂传热性能研究
张豪磊;周涛;薛春辉;刘鹏
【期刊名称】《南方能源建设》
【年(卷),期】2024(11)3
【摘要】[目的]核聚变作为一种清洁、高效的能源,是实现全球可持续发展的未来希望。
针对中国氦冷固态增殖剂包层模块的第一壁,基于核热工安全与标准化研究团队提出的4根冷却剂道的设计方案,计算了氦气、氩气、氮气作为冷却剂的温度场。
[方法]选择B.S.Petukhov公式,计算聚变堆包层模块第一壁不同冷却剂的传热性能。
[结果]研究表明:氦气、氩气、氮气作为冷却剂,致使Be板和RAFM钢中温度场的变化趋势是相似的;温度场出现的最大温度均小于许用温度,符合温度的安全要求;氮气作为冷却剂可以实现的安全裕度是最大的,氩气次之,氦气实现的安全裕度相较偏小。
[结论]可由此对聚变堆实验包层第一壁的冷却剂选择提供更多的优化可能,对聚变堆实验包层第一壁的安全增加更多的裕度。
【总页数】6页(P75-80)
【作者】张豪磊;周涛;薛春辉;刘鹏
【作者单位】东南大学能源与环境学院核科学与技术系;核热工安全与标准化研究所;大型发电装备安全运行与智能测控国家工程研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TL4;TK112
【相关文献】
1.聚变堆实验包层模块第一壁温度场及热结构分析
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3.聚变-裂变混合堆水冷包层中子物理性能研究
4.磁约束聚变堆及ITER实验包层模块设计研究进展
5.聚变堆包层第一壁缩比部件激光选区熔化成形研究
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核聚变反应堆中的燃料循环和壳层控制研究
核聚变反应堆中的燃料循环和壳层控制研究 核聚变反应堆是人类渴望已久的能源解决方案之一。相比于核裂变反应堆，核聚变反应堆能够产生更丰富的能量，而且燃料更为丰富，几乎是取之不尽的氢和氦两种元素。然而，要实现核聚变反应堆的商业化应用，燃料循环和壳层控制研究是必不可少的。
燃料循环是指将氢和氦作为燃料注入到核聚变反应堆中，并通过控制反应堆内部参数实现燃料的循环利用。在核聚变反应过程中，氢和氦发生高温高压的聚变反应，释放出巨大的能量。然而，在反应过程中，燃料会变得十分稀薄，因此需要通过循环将反应过程产生的氢和氦重新送回到反应堆中进行再次利用。
核聚变反应堆的燃料循环包括两个重要环节：燃料供应和废料处理。燃料供应环节包括氢和氦的制备和注入过程。目前的研究主要集中在如何高效地制备和储存氢和氦燃料。同时，为了能够将燃料注入到反应堆中并保持高压高温状态，燃料的供应过程需要高度自动化和精确控制。废料处理环节负责将反应过程产生的废料进行处理和再利用，以减少对环境的影响。
壳层控制是指对核聚变反应堆的外部壳层进行控制和优化。核聚变反应堆需要具备较高的保温性能和结构强度，以防止高温高压燃料的泄漏和破坏反应堆结构。因此，在壳层控制研究中，重点关注的是材料选择和结构设计。目前，科学家们正在探索各种新型材料，如陶瓷、金属合金等，并进行大量的实验和模拟研究，以找到最适合核聚变反应堆壳层的优化方案。
然而，核聚变反应堆的燃料循环和壳层控制研究面临诸多技术挑战。首先，燃料循环和壳层控制技术需要高度的自动化和智能化，以确保燃料的稳定供应和壳层的可靠性。其次，由于核聚变反应堆的高温高压环境，燃料循环和壳层控制材料需要具备极高的耐高温和耐腐蚀性能。现有的材料往往无法满足该要求，因此，我们亟需进行更多的基础研究和材料创新。 此外，核聚变反应堆的燃料循环和壳层控制还面临成本和环境问题。尽管核聚变反应堆的燃料更为丰富，但要实现商业化应用仍然需要大量投入。燃料循环和壳层控制技术的研究和开发需要巨额资金和长期支持。同时，燃料循环和壳层控制过程中产生的废料也需要进行安全处理，以避免对环境造成不可逆的损害。
磁约束核聚变反应堆的双冷液态锂铅包层
磁约束核聚变反应堆的双冷液态锂铅包层一、磁约束核聚变反应堆的双冷液态锂铅包层是什么呀同学们，今天咱们来聊聊一个超级厉害的东西——磁约束核聚变反应堆的双冷液态锂铅包层。
这名字听起来是不是挺复杂、挺高大上的？其实啊，说白了，它就是核聚变反应堆里面一个很重要的部分，就好比是一个超级精密机器里的关键小零件，虽然小，但作用可大着呢！磁约束核聚变，这是一种想要实现可控核聚变的技术。
核聚变大家都知道吧，就像太阳里面发生的那种反应，两个轻原子核聚合成一个较重的原子核，同时释放出巨大的能量。
如果我们能在地球上实现可控的核聚变，那能源问题不就迎刃而解啦！这就好比是我们要是能自己造个“小太阳”，那能源就取之不尽、用之不竭啦，多棒啊！而磁约束呢，就是用磁场来把那些参与核聚变的等离子体给“圈”起来，让它们老老实实地待在一个特定的区域里进行反应，不然这些调皮的等离子体就到处乱跑，那可就没法进行稳定的核聚变啦。
二、双冷液态锂铅包层的作用可不少哟那这个双冷液态锂铅包层又是干啥的呢？对了，它就像是一个多功能的“保护罩”和“能量转换器”。
首先啊，它能起到屏蔽的作用。
核聚变反应会产生很多高能的中子，这些中子就像一群小炮弹一样，要是到处乱窜，那对反应堆的其他部分可就有很大的伤害啦。
这个双冷液态锂铅包层就像一个坚固的盾牌，把这些中子给挡住，保护反应堆的其他部件不受伤害。
其次呢，它还能把中子的能量给转化利用起来。
这些中子带着巨大的能量呢，双冷液态锂铅包层就像一个聪明的能量转换器，把中子的能量转化成热能，然后我们就可以用这些热能来发电啦，是不是很神奇呀！而且啊，这个液态锂铅还有一个好处，就是它可以增殖氚。
氚可是核聚变反应的重要燃料之一呢，就好比是汽车的汽油一样重要。
有了这个包层，就像是有了一个小小的“燃料工厂”，能不断地生产出我们需要的燃料，让核聚变反应持续进行下去。
三、双冷液态锂铅包层的工作原理是啥呢同学们，现在咱们来看看这个双冷液态锂铅包层是怎么工作的哈。
聚变堆液态包层磁流体动力学效应的研究现状与发展
关键词 ： 聚变堆 包层 磁 流体动力力 学
中图分 类 号 ：Ｌ １ 文献 标识 码 ： Ｔ ６ Ａ
文章编 号 ：６ １ ４ ４ （ ０ ２ ０ — ０ ５ ０ １ ７ － ５ ７ ２ １ ）１ ０ ３ — ５
一
、
受控 核 聚 变
能源是社会和经济发展的基础 ， 是人类生活和生产不可缺少的条件。 目前， 世界上 消耗的能源主要来 自于煤、 石油 、 天然气等化石能源 ， 但这些能源利用率低 ， 会对环境 造成严重的污染 ， 而且这些化石能源本身也 日 趋枯竭。 为了缓解人类能源问题 ， 缓和人 与自 然环境 的矛盾 ， 除了积极开发太阳能 、 风能和潮汐能以及生物质能等可再生能源 外， 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 途径之 一 。
一
汪卫华
陈
侠
摘
要 ：聚 变堆 包层液态金 属在 强磁 场 中流动引起磁 流体动力学效应 ，
会 改变其流动和传热特性 ， 造成 严重的压 力损 失 ， 是液 态金属 包层研发 的关 键 问题 。文章依据受控 轻核 聚变及 其液 态包层的发展需求 ， 综述 了包层磁 流 体动力 学问题的主要研究方法及 国 内外研 究现状 ，并比较 了不 同ＭＨＤ数值
的相互作用 ，理论和实验的方法 目前还不能对 其进行耦合分析 。 随着计算流体力学及其并行技术 的发展 ， 数值分析在研究液态金属流体 的流动和传热 中 发挥这越来越重要 的作用。 在数值模拟方面， 欧 洲、 国、 美 中国、 本 、 日 印度等都投入 了大量的精 力 来 开发适 用 于液 态包 层 环境 条件 下 的ＭＨ 数 Ｄ
代常规能源的既洁净 （ 氘氚反应的产物不产生
核聚变反应堆的设计和运行控制技术研究
核聚变反应堆的设计和运行控制技术研究 核聚变反应堆设计与运行控制技术研究
核聚变作为一种清洁高效的能源来源，在人们的能源需求日益增长的同时获得了越来越多的关注。但是，要实现聚变反应的控制和利用，需要高科技的支撑，包括核聚变反应堆的设计和运行控制技术研究，这一领域的研究对于核能科技的长远发展具有重要意义。
核聚变反应堆的设计 核聚变反应堆是一种更安全、更环保的能源来源，它的能源转换效率高、排放零，同时它所需用的燃料是普通水。但是，与核裂变反应相比，核聚变反应还存在一些挑战，例如达到足够高的温度和压力以保证反应的稳定、可控性和可实现性等等。因此，核聚变反应堆的设计成为了核科技领域的重点之一。设计需要考虑复杂的物理、化学过程和机械强度等因素，并进行实际测试和验证。 目前世界各国都在进行核聚变反应堆的设计，例如欧洲聚变能源开发计划（ITER）项目，是当今世界上最大的核聚变反应堆，其核反应室外壁将达到超过1000度高温，反应堆的设计需要考虑高温下材料的耐久性和稳定性，同时需要考虑如何有效地控制反应堆的能量输出、产生和输送。
运行控制技术研究 核聚变反应堆的运行控制技术研究是为了保证反应稳定、安全和可持续的重要一环。这一领域的研究需要考虑控制系统的可靠性、自动化程度和安全性等各个方面。
一方面，为了使反应堆能够稳定运行，需要对反应堆内部的温度、压力、燃料等参数进行精确的控制和监测。这需要建立一个高可靠性、高灵敏度的控制系统，同时需要对控制系统进行依赖性的研究，以保证系统的稳定性和不间断性。
另一方面，反应堆的运行过程中，由于核聚变反应的本质特性，反应堆产生的高能辐射会对工作人员的身体健康造成危害。因此，反应堆周围的安全措施是核聚变反应堆的另一个重点。目前，一些国家还在进行物理探测和探测技术研究，以提高反应堆周围的安全等级。
总的来说，核聚变反应堆的设计和运行控制技术研究是支持核能科技长足发展的关键技术。作为未来能源的有力竞争者，核聚变反应堆的解决方案将利用所有相关领域的技术，从设计到建造、运营和研究的哪个环节都需要密切合作。对于迎接未来能源挑战，核聚变反应堆的研究和应用必将持续推进，为人类生产生活提供可靠的、清洁的能源。
中科煜宸智能激光焊接技术助力中国聚变工程实验堆建设
自人类进入工业化以来，世界能源消耗迅速增长。
有数据显示，自1973年以来，人类已经开采了5500亿桶石油（约合800亿吨），按照现在的开采速度，地球上已探明的1770亿吨石油储量仅够开采50年，已探明的173万亿立方米天然气仅够开采63年；已探明的9827亿吨煤炭还可以用300年到400年。
核电站发电需要浓缩铀，世界上已探明的铀储量约490万吨，钍储量约275万吨，全球441座核电站目每年需要消耗6万多吨浓缩铀，地球上的铀储量仅够使用100年左右。
世界各国水能开发也已近饱和，而风能、太阳能尚无法满足人类庞大的需求。
核聚变研究是当今世界科技界为解决人类未来能源问题而开展的重大国际合作计划。
与不可再生能源和常规清洁能源不同，聚变能具有资源无限，不污染环境，不产生高放射性核废料等优点，是人类未来能源的主导形式之一，也是目前认识到的可以最终解决人类社会能源问题和环境问题、推动人类社会可持续发展的重要途径之一。
ITER（国际热核聚变实验堆）计划是实现聚变能商业化必不可少的一步，其目标是验证和平利用聚变能的科学和技术可行性。
ITER计划集成了当今国际受控磁约束核聚变研究的主要科学和技术成果，拥有可靠的科学依据并具备坚实的技术基础。
2017 年12 月5 日,“中国聚变工程实验堆集成工程设计研究”项目启动会在中国科学技术大学举行，宣布中国聚变工程实验堆（CFETR）正式开始工程设计，中国核聚变研究由此开启新征程。
按照发展计划，到2050年，中国聚变工程实验堆实验成功，建设聚变商业示范堆，完成人类追求终极能源的梦想。
CFETR也会面临难题，比如选择哪种实验包层模块（TBM），TBM产生和释放氚，获取能量，并且收集实验数据，是实验装置的核心之一。
试验包层模块称为示范堆增殖包层?(DEMO?Breeding?Blanket?DEMO-BB）的模拟实验模型（Mock-up），用于在ITER试验窗口上进行DEMO-BB氚增殖和能量提取的模拟实验验证，为解决聚变堆两大关键技术提供重要的实验支持。
聚变堆液态金属锂铅包层多功能涂层研发
第 ３期
核 科 学 与 工 程
Ｃ ｉｅ ｅＪ ｕ ｎ ｌｏ ｃｅ ｒＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ｈ ｎ ｓ ｏ ｒ ａ ｆＮｕ ｌａ ｃｅ ｃ ｎ ｇｎ ｅ ｉｇ
Ｖｏ ＿ ８ ＮＯ ３ ｌ２ ．
Ｓｅ ｐ． ２ ０ ０８
２０ ０ ８年 ９月
涂 层 材 料 及 其 制 备 工 艺 两 个 方 面 重 点 介 绍 了 国内 外 在 液 态 锂 铅 包 层 涂 层 材 料 研 发 方 面 的 进 展 概 况 ， 并
对 涂 层 技 术 发 展 进 行 了展 望 ， 后 提 出 了 中 国发 展 液 态 锂 铅 包 层 涂 层 的规 划 建 议 。 最
摘 要 ： 态 金 属 锂 铅 包 层 是 目前 国 际上 聚 变 堆 包 层 设 计 研 究 的 主 要 方 案 之 一 ， 构 材料 表 面 制 备 涂 层 是 液 结 降 低锂 铅包 层 中 的 氚 渗 透 率 、 态 锂 铅 腐 蚀 及 磁 流 体 动 力 学 （ 液 ＭＨＤ） 应 的 重 要 技 术 之 一 。本 文 主 要 从 效
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聚变堆包层模块制造工艺研究
当代中国处在能源严重短缺和能源结构不合理引发的严重环境危机下,可再生能源的发展使用是解决中国能源危机的有效方法。
由于聚变能原料的丰富性、环境的优越性、安全性,所以被人类当作最理想的清洁能源之一。
托卡马克类型核聚变装置是当今世界上被认为可以实现磁约束核聚变的装置。
中国核聚变研究也开始较早,先后建成了多套托卡马克核聚变实验装置及其研究系统,并参与到国际热核聚变试验堆计划。
计划未来在我国建造能够自持燃烧的托卡马克实验堆和磁约束聚变示范堆,进而实现纯聚变能源的商用化。
中国聚变工程实验堆(CFETR)的提出是中国继ITER之后中国进入聚变堆研究的标志。
托卡马克装置实现自持燃烧即具有实现核聚变能发电的可能,其中包层是最关键的部件之一。
聚变堆内包层部件因其所在的运行环境恶劣,所以对结构材料的要求比较苛刻。
ITER各参与国提出了不同的包层概念,通过ITER装置实验来验证各自的实验包层模块。
中国也提出了氦冷锂铅双冷包层,氦冷固态包层两种概念设计。
为了探讨包层结构中设计的制造工艺技术,本文设计一个不含增殖单元的实验包层模块,用于中国CFETR概念包层电磁与热工水力学相关技术实验。
目前世界上对包层的加工制造技术研究很少,主要集中在包层的材料和第一壁的管道成型上。
本文主要内容是对实验包层模块整体的加工制造工艺研究。
实验包层模块的结构材料为低活化铁素体/马氏体钢,在实际加工之前采用316L钢材料先进行加工预研。
加工工艺研究主要内容：包层模块的整体加工方案选择先进行U形件与上下盖板和背板的焊接,最后进行第一壁内外版的焊接;第一壁U成型实验研究可以得到多次成型和热成型获得的成型件更接近尺寸要求；第一壁U成型模拟成型分析为U成型时选择冲压机和预测回弹提供了依据；第一壁焊接选择HIP焊,其余部件焊接选择TIG焊；分析整体焊接成型实验结果,可知U形件与上下盖板和背板焊接时变形较大,需在焊前采取一些措施来抵消或降低焊接引起的变形；分析焊缝检漏实验结果,可知采用TIG焊接得到的结构密封性较好；第一壁HIP焊接时增殖区须添加特殊材料;分析焊缝无损检测实验和焊接部位的力学性能测试结果,可知焊缝存在未熔和咬边缺陷,但焊缝的力学性能良好；材料的金相实验判断焊缝的质量和焊缝组织的变化规律。