【摘 要】
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研究表明,在聚变堆运行工况下,腐蚀产物是源项分析中最主要的影响因素。由于当冷却剂流经堆芯时腐蚀产物可能被活化,因此腐蚀产物可能会由于其在反应堆主冷却剂回路中的沉积
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研究表明,在聚变堆运行工况下,腐蚀产物是源项分析中最主要的影响因素。由于当冷却剂流经堆芯时腐蚀产物可能被活化,因此腐蚀产物可能会由于其在反应堆主冷却剂回路中的沉积和迁移作用,使得放射性剂量增大。放射性源项分析与剂量评估是目前我国正在开展的中国聚变工程实验堆(CFETR)工程设计的关键技术之一。因此对于聚变堆腐蚀产物沉积迁移的行为,有必要开展相关实验进行研究。本文首先调研了国内外已有的聚变试验堆工况设计参数和PPCS概念设计,确定以国际热核聚变实验堆(ITER)主冷却回路参数为依据设定本实验工况,自行搭建设计了聚变堆腐蚀产物沉积迁移台架。之后制定详实的实验方案,确定以四氧化三铁(Fe3O4)颗粒模拟腐蚀产物,氢氧化锂(LiOH)作p H调节剂,使用氧化皮测厚仪为测量工具,来研究温度和p H的协同作用、粒径以及曲率等因素对腐蚀产物沉积迁移行为的影响。最后调研了已有的沉积实验与沉积迁移模型,对理论模型进行了修正计算。实验结果表明,温度和p H的协同作用对沉积的影响较为明显,沉积厚度主体上随着温度的升高而升高。随着p H的增大,沉积厚度先增大后减小,在p H的影响下,沉积厚度存在拐点。对于两种粒径的Fe3O4颗粒,粒径为5μm的Fe3O4比10μm的更容易形成沉积。同时,管道曲率越大,沉积厚度越大。计算得出理论模型p H=7.00时的结果,与实验结果在同一量级10-6m。最后依据实验结果给出沉积厚度经验公式。后期工作可将已获得的实验数据与聚变堆腐蚀产物沉积厚度经验公式结合,用于自主开发的CATE程序的数据库与计算工作。
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