【摘 要】
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包层是影响聚变堆安全最关键的部件之一，兼具产氚、排热以及包容放射性物质的功能，因此包层的安全决定着聚变堆的安全。瞬态安全分析是获得建造和运行许可证的必要条件之一。本
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包层是影响聚变堆安全最关键的部件之一，兼具产氚、排热以及包容放射性物质的功能，因此包层的安全决定着聚变堆的安全。瞬态安全分析是获得建造和运行许可证的必要条件之一。本文从聚变堆安全目标出发，利用基于功能的安全分析方法对聚变堆不同包层的瞬态安全进行分析，找出影响聚变堆安全最重要的因素和实现安全目标的关键途径。
本研究通过对聚变堆安全原理的分析，给出了聚变堆安全目标、安全功能以及实现安全功能的手段。使用“安全流”(Safety Flow)的方法研究对放射性物质的包容功能，给出了执行包容功能的系统以及构筑物和相应的安全要求。详细描述了安全设计原则的实施以及聚变堆瞬态安全分析方法。将聚变堆包层瞬态安全分析方法应用到ITER双功能锂铅实验包层系统(DFLL-TBM)和聚变驱动次临界堆FDS-I双冷嬗变包层(DWTB)瞬态安全分析中，研究瞬态工况下包层的安全特性。利用故障模式影响分析方法找到具有包络性的参考事件，使用有限元分析程序ANSYS对ITER DFLL-TBM的在事故状态下的温度变化进行计算，并对事故造成的压力和相应的化学反应以及放射性释放进行分析，验证了DFLL-TBM安全性。使用中子学与热工水力学耦合分析程序NTC2D以及ANSYS对FDS-I双冷嬗变包层典型事故进行分析，评价了反应堆中子学与热工水力学耦合作用对次临界堆包层安全的影响，研究了次临界包层对聚变堆安全的影响以及次临界包层特殊的安全原理。通过对不同类型的包层概念在安全原理上进行评价，探讨了包层结构材料、增殖材料、冷却剂以及冷却方式的差异在放射性总量控制、放射性物质包容、化学能控制、余热排出以及缓解事故后果方面对聚变堆瞬态安全的影响，从源头上找到了提高聚交堆包层瞬态安全性的手段。
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