聚变材料数据库.docx

为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划聚变材料数据库　　外壳部分　　88个先进外壳　　220铬板88钛板22钢机壳44数据控制电路　　32个核聚变线圈　　32超导体64镍镉合金加热线圈32钢机壳128铬板128钛板128能量流电路32铱板256加厚种子反射板　　中国Z箍缩驱动聚变-裂变混合堆研究的进展与挑战　　摘要本文将概要地介绍中国Z箍缩聚变-裂变混合堆研究的进展与挑战核能在世界能源中的地位十分重要，而聚变能被认为是极有前途的“未来能源”，聚变-裂变混合堆技术就是实现可控核裂变反应的一个有效途径它既可以直接作为下一代反应堆技术又可以促进纯核聚变能源的发展今年来中国在裂变聚变混合堆技术方面的研究进展较大，而同时这些研究还面临着一些挑战　　关键词Z箍缩混合堆进展挑战　　正文　　1.Z箍缩驱动裂变-聚变系统的原理　　聚变-裂变混合堆　　裂变-聚变混合堆技术源于氢弹的研究，所以其原理与氢弹的初级系统相似也就是将聚变材料作为堆芯，外面包上含中子增殖材料、可转换材料、造氚材料和冷却剂的包层堆芯的聚变反应产生的中子经过增殖后可以将可转换材料转变为可裂变材料如铀233，同时可以把锂转化为内部聚变反应所需要的氚，这样反应就可以持续下去，同时会释放巨大的能量，这就是裂变-聚变混合反应。

　　这种堆型的意义是可以将自然界中储量丰富的铀238和钍232转变为自然界中储量稀少的可裂变的材料，用以支持现在已经发展得相对成熟的裂变堆聚变-裂变混合堆相比传统的反应堆的优点主要有以下四点：1、它不需要现在相对稀缺的裂变燃料；2、增殖裂变材料的能力强，一个混合堆能支持10个以上的同等热功率的热堆，是快堆增殖能力的5到10倍；　　3、它的包层裂变功率小，是一个被动的次临界系统，所以比较安全；4、在混合堆与裂变堆联合系统中，燃料和能量的产生在空间上相互独立，混合堆负责产生燃料，它所支持的裂变堆负责产生能量可以说，混合堆不但可以促进纯聚变能研究，而且是目前相比纯聚变技术实现聚变能利用的一种更有效、更易实现的手段，也就是裂变能向聚变能过渡的桥梁　　Z箍缩驱动核聚变　　前面讲到聚变-裂变混合反应中的聚变堆芯应该首先发生聚变反应，而实现聚变反应的途径有三条：磁约束聚变、激光驱动聚变和Z箍缩驱动聚变，这里要讲到的就是最后一种方式　　Z箍缩就是等离子体在轴向也就是Z向强大电流产生的洛伦兹力作用下在径向产生的自箍缩效应当电流足够强大时，等离子体将产生巨大的聚心内爆，并在轴线附近产生高温高密度区，根据劳森判据可知，只要温度、密度和持续时间足够，聚变反应就有可能发生。

这就是Z箍缩驱动聚变反应根据反应时间长短的不同，Z箍缩又可以分为快Z箍缩和慢Z箍缩，现在比较流行的研究方向是前者，近十年来在快Z箍缩技术研究取得了突破性的进展　　2.中国Z箍缩驱动聚变-裂变混合堆研究的主要进展　　聚变-裂变混合堆概念设计和工程设计的完成　　中国核工业西南物理研究院和中科院合肥等离子体所先后完成了试验混合堆和商用混合堆的概念设计、试验混合堆详细概念设计，而在“九五”期间，核工业西南物理研究院进行　　了试验混合堆工程概要设计初步的概念设计、整体自洽的详细概念设计和带有工程性的设计是设计研究的主要内容其中在最后一个阶段，对重要部件的设计研究了材料、结构、工艺制造等方面的技术可行性，建立了工程材料数据库　　堆材料和包层工程问题的研究　　这是核工业西南物理研究院、中国工程物理研究院、核动力研究设计院等十多家单位参加的课题这项课题研究的是聚变环境中的新材料和解决混合堆、聚变堆包层的工程问题现在已经开发和研制出了十多种新型材料，建成了液态金属实验回路、化学溅射装置、产氚回路、中子积分实验研究装置等一批具有世界先进水平的实验装置，开展了辐照效应、热冲击、中子学、磁流体动力学压降等多项材料和堆工程方面的试验研究。

　　在等离子体壁面材料的研究方面，我国已研制成功一系列掺杂高性能石墨，在化学溅射产额以及热冲击下的重量损失等方面与国外同类石墨同处世界先进水平在结构材料方面，目前已经研制出钡-铬-钛和钡-钛两种国际上公认的最有希望作为未来混合堆材料的钡基合金材料　　混合堆关键技术研究　　十五年来，我国的混合堆关键技术有了长足的发展核工业西南物理研究院和合肥等离子体所分别建成了中国环流器新一号和HT-7等中型托卡马克装置，发展了兆瓦级波加热和电流驱动系统，兆瓦级中性束加热系统和多发弹丸加料系统等离子体控制技术达到世界先进水平，在国际上首先提出了超声分子束注入加料技术在HT-7装置上，合肥等离子体所自行设计研制的兆瓦级长脉冲低杂波系统输出波功率的能力已经达到1兆瓦3/秒和兆瓦/5秒在实验中可以使电子温度达到1200万度　　Z箍缩技术研究　　近十年来快Z箍缩技术研究取得突破性的进展，瑞利-泰勒不稳定性得到有效控制，内辐照功率增长约7倍聚变装置的驱动电流不断增大，美国的ZR装置驱动电流达到26MA，还在计划建造X-1装置，其驱动电流达到60MA俄罗斯正在研制的“贝加尔”装置，器驱动电流达到50MA　　我国为了跟上这一领域的研究进展，从XX年开始了研究。

现在主要依托的实验装置是西北核技术研究所的“强光一号”和俄罗斯的一些实验装置主要开展了Z箍缩等离子体内爆辐射特性研究和辐射诊断研究，还有就是Z箍缩驱动技术中最关键的脉冲驱动源关键技术研究对“强光一号”进行了结构组合的优化并改进了二极管轴向绝缘，以提高驱动电流，在二极管的短路实验中，获得了约3MA的短路电流并进行了钨丝阵负载等一系列实验　　为了建立更大的Z箍缩实验研究平台，探索脉冲驱动源新技术，中物院正在研制驱动电流为10~12MA、上升时间为90~100ns的Z箍缩初级实验平台　　3.中国Z箍缩驱动裂变-聚变混合堆发展的挑战　　当前制约我国Z箍缩驱动裂变-聚变混合堆技术研究的最大困难还是如何获得更强大的驱动源的问题我国目前较先进的实验平台只有中科院合肥等离子体所的“强光一号”，其峰值驱动电流为，中物院设计研制的新平台驱动电流也只有10~12MA远小于美国已经实现的26MA目前实现Z箍缩驱动核聚变的理论驱动电流大约(转载于:写论文网:聚变材料数据库)为50MA左右，美国和俄罗斯正在设计研制的装置都能达到虽说，实际需要的驱动电流可能小于50MA这一数值，但是我国要想在现有的和正在研制的平台上要想实现核聚变还是比较困难的。

所以建造更大驱动电流的实验平台将是中国Z箍缩驱动聚变-裂变混合堆研究的一个重要任务　　除此之外，聚变-裂变混合堆的反应室壁设计以及反应室材料研究也是一大挑战聚变反应室壁和高温等离子体的相互作用，会使反应室壁发热目前多希望用锂或锂的化合物来　　冷却它，以便在冷却反应室壁的同时增殖氘估计在用锂冷却的条件下，反应室壁将达到800℃以上的高温，比目前钠冷快堆燃料元件包壳的使用温度高200多摄氏度如此高的温度及高能中子、离子、γ射线和中性原子的轰击，使聚变反应室壁的工作条件，比裂变堆中的结构材料的工作条件苛刻得多由于聚变反应室壁难以更换，为了满足经济运行的要求，希望反应室壁能长期工作，甚至工作到混合堆退役，但是目前符合条件的材料还没有找到因此研制反应室壁的结构材料，并研究冷却剂对它的腐蚀，是实现混合堆的另一个重要研究课题　　还有就是包层的设计问题在聚变室放出的中子的轰击下，铀和钍会产生强烈的放射性大量的中子和γ射线有可能会从穿过裂变包层到达聚变室的电缆缝隙泄漏，而使工作人员和工作装置无法承受　　最后是临界安全问题，虽然混合堆是个次临界系统，但是万一裂变包层出现链式反应，后果将不堪设想这是因为由于按照混合堆设计要求和空间的限制，混合堆不存在紧急停堆装置，不能像裂变堆那样在出现超临界时紧急停堆。

　　以上问题不仅是我国面临的问题，也是全世界Z箍缩驱动混合堆研究面临的挑战，关于混合堆的研究，国内外都是处于起步阶段　　4.总结　　聚变-裂变混合堆是实现聚变能利用的一个有效途径，估计比纯聚变能利用要早十到二十年我国对混合堆的发展有着明确的规划，在Z箍缩驱动裂变-聚变混合堆方面也取得了不小的进展，但是还是面临着许多挑战，研制更强大的驱动器、更可靠的反应室壁和反应包层等都是重要的研究课题　　参考文献　　【1】彭先觉.Z箍缩驱动裂变-聚变混合堆——一条有竞争力的能源技术途径.西南科技大　　学学报.DecXX.　　【2】盛光昭，黄锦华.聚变-裂变混合堆及其在我国核能发展中的作用.核动力工程.Vol.　　12,Dec1991.　　【3】邱爱慈，华欣生.我国快Z箍缩研究进展.西北核技术研究所.中国工程物理研究院.　　【4】刘成安.聚变-裂变混合堆物理概述.核技术.,Sep1989.　　【5】杨耀臣.一种有希望的能源：聚变-裂变混合堆.中国科学院等离子物理研究所.　　【6】石星军，陈湘仁.聚变-裂变混合堆展望.青岛大学学报.　　【7】钟学儒.863计划能源领域聚变-裂变混合堆专题十五年进展.高科技与产业　　P36-P38.　　【8】耿修战.八六三计划聚变裂变混合堆材料研究简介.国家科委能源领域办公室.　　聚变堆材料氦气扩散系数测试系统设计与实现　　摘要：针对研制出的复合材料是否符合应用于核聚变反应堆实验的要求，设计了基于LabVIEW的自动测试系统。

以通过模糊控制算法调节气体流量，测试出氦气在反应堆用材料中的扩散系数来评价该材料的性能，以选择更优的材料应用于聚变反应堆中避免反应器的性能下降，测试时可以对测试进程进行远程监控介绍了测试系统的结构和测试原理，测控系统框架和软件流程，详述了模糊控制算法如何应用于该系统实验结果表明：所设计的测试系统能比较准确地测出石墨基体上带涂层的样品的扩散系数　　关键词：核聚变反应堆；模糊控制；扩散系数；测试系统；LabVIEW　　DesignandImplementationofTestSystemforHeliumDiffusionCoefficientofMaterialApplicatedinFusion　　Reactor　　WANGZheng-fei1,QIANXia-yi1,HUANGYan2,YUJian2　　Abstract:InordertotestwhetherthenewlydevelopedmaterialcanbeapplicatedinFusionreactorexperiment,thistestsystemwasdesignedwhichisbasedontheperformanceofmaterialcanbeevaluatedthroughtestingtheHeliumdiffusioncoefficientwithfuzzycontrolalgorithm,andselectamaterialapplicatedinthefusionreactortoavoidperformanceofthefusionreactorpenalties,theprocesscanberemotelymonitoredduringthetest..Testsystem,testtheory,hardwareframeworksandsoftwareprocessesareintroduced,howthefuzzycontrolalgorithmisapplicatedinthesystemisexperimentalresultsshowthatthetestsystemcanalmostaccuratelymeasuretheheliumdiffusioncoefficientofthecoatedgraphitesubstra。