ITER聚变装置中灰尘带来氢气风险的初步分析

核聚变与等离子体物理 ›› 2012, Vol. 32 ›› Issue (1): 70-75.

ITER聚变装置中灰尘带来氢气风险的初步分析

程坤，佟立丽，曹学武

(上海交通大学机械与动力工程学院，上海 200240)

收稿日期:2011-07-11 修回日期:2011-09-05 出版日期:2012-03-15 发布日期:2012-03-14
作者简介:程坤(1987-)，男，山东省博兴县人，硕士研究生，核能科学与工程专业。
基金资助:
国际热核聚变实验堆(ITER)计划专项(2009GB106006)

Preliminary analysis of hydrogen risk caused by dust in ITER

CHENG Kun, TONG Li-li, CAO Xue-wu

(School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240)

Received:2011-07-11 Revised:2011-09-05 Online:2012-03-15 Published:2012-03-14

摘要/Abstract

摘要：

ITER聚变装置在运行过程中会产生大量的灰尘，当发生事故冷却水进入时，与热的灰尘发生反应产生氢气。氢气聚集后可能会燃烧甚至爆炸，对装置产生破坏。运用CFD的方法对“Wet Bypass”事故后反应产生的氢气风险进行了分析评价，得出在事故的初始阶段氢气达到了燃爆的风险，不同流量的冷却水泄漏进入真空室内会带来不同的氢气风险强度，在冷却水进入量十分大的情况下会惰化灰尘产生的氢气风险。并对注入二氧化碳惰化真空室气体空间的措施进行了分析，在事故发生的初期以较大速率充入二氧化碳能够降低氢气带来的风险。

关键词: ITER, 灰尘, 氢气, Wet Bypass事故

Abstract:

A lot of dust will be generated during ITER operation, and hydrogen will be produced by the interaction of hot dust with water in the case of coolant ingress accident. The accumulated hydrogen will bring risk of combustion and explosion, which will damage the device. CFD method has been used to analyze the produced hydrogen in “wet bypass” scenario, and come to the results that hydrogen will burn and explode at the beginning of the accident, different hydrogen risk will be brought by different coolant leakage, and hydrogen risk will be inert if the leakage is massive. Injecting CO₂ to inert the vacuum vessel has also been discussed, the risk of hydrogen will be suppressed by injecting CO₂ with a large rate at the beginning of accident.

Key words: ITER, Dust, Hydrogen, Wet bypass

中图分类号:

TL631.2+4

程坤，佟立丽，曹学武. ITER聚变装置中灰尘带来氢气风险的初步分析[J]. 核聚变与等离子体物理, 2012, 32(1): 70-75.

CHENG Kun, TONG Li-li, CAO Xue-wu. Preliminary analysis of hydrogen risk caused by dust in ITER[J]. NUCLEAR FUSION AND PLASMA PHYSICS, 2012, 32(1): 70-75.

[1]	顾永奇, 郑元阳, 袁忠, 王琳, 邓磊, 李志虎, ITER TAC项目联合体团队. ITER PF6大型超导磁体线圈吊装精密准直测量关键技术[J]. 核工业西南物理研究院, 2025, 45(1): 19-26.
[2]	江涛, 王全明, 何开辉, 吴姝琴 . 三维协同设计在 ITER 项目中的工程应用[J]. 核聚变与等离子体物理, 2023, 43(1): 6-11.
[3]	张彪, 郑金星, 王琳, 陆坤, 卫靖. ITER校正场磁体超导接头的设计与测试[J]. 核聚变与等离子体物理, 2022, 42(2): 206-206.
[4]	尹中会, 马强, 郑金星, 王琳, 陆坤, 卫靖. ITER底部校正场线圈氦管的设计及压降实验[J]. 核聚变与等离子体物理, 2022, 42(2): 210-215.
[5]	周润晖, 曹宏睿, 赵金龙, 刘士兴, 张伟, 李强, 陈开云, 俞红, 胡立群. 基于激光二极管的软X射线相机信号的自检设计[J]. 核聚变与等离子体物理, 2022, 42(2): 229-235.
[6]	吴晶, 谌继明, 王平怀, 王正裕, 康伟山, 高翚. 管道连接装配型ITER增强热负荷第一壁的热工水力分析 [J]. 核聚变与等离子体物理, 2022, 42(1): 28-34.
[7]	康道安, 李鹏远, 孙振超, 张腾, 韩石磊, 赵晓光. ITER磁体支撑316LN U型支撑夹制造研究[J]. 核聚变与等离子体物理, 2022, 42(1): 39-44.
[8]	杨亚龙1, 2, 3，许强林1, 3，刘为1, 3，高格2. ITER PF电源现场层监控系统网络拓扑延时分析[J]. 核聚变与等离子体物理, 2021, 41(2): 150-156.
[9]	郑元阳，顾永奇*，袁忠，刘辰，王俊，金京，韩厚祥. ITER边缘局域模线圈研制焊接形变测量研究[J]. 核聚变与等离子体物理, 2021, 41(2): 162-166.
[10]	胡万鹏, 才来中. 类 ITER 偏滤器瓦片表面热流沉积的粒子模拟[J]. 核聚变与等离子体物理, 2021, 41(1): 16-20.
[11]	赵伟1，王雅丽1，金羽中1，赵丽1，周红霞1，钟光武1，聂林1，刘春佳2. ITER朗缪尔探针系统初步设计与研制[J]. 核聚变与等离子体物理, 2020, 40(4): 350-356.
[12]	刘熙罡，李伟，夏志伟，李波，潘宇东. ITER聚变功率关闭系统的一种阀门箱结构的有限元分析[J]. 核聚变与等离子体物理, 2020, 40(3): 268-274.
[13]	周毅，谌继明*，王平怀，但敏，金凡亚. 脉冲磁控溅射MoS2-Ti涂层常温及高温真空摩擦磨损性能[J]. 核聚变与等离子体物理, 2020, 40(2): 135-141.
[14]	吴晶，王平怀*，谌继明，袁涛，朱小波，李前，高翚，康伟山. 管道连接装配型ITER增强热负荷第一壁的初步设计[J]. 核聚变与等离子体物理, 2020, 40(1): 65-71.
[15]	刘小川1, 2，廖国俊3，朱超3，武玉1，秦经刚1，邹红飞2，刘生4. ITER 聚变装置内部线圈导体高纯铜管机械性能研究[J]. 核聚变与等离子体物理, 2019, 39(4): 348-351.