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2006年 第26卷 第3期    刊出日期：2006-09-15

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中国ITER氦冷固态实验包层模块（TBM）设计

ITER实验包层计划综述

冯开明

2006, 26(3):  161-169. 

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简要介绍了ITER计划的发展历程；综述了ITER实验包层模块计划（ITER-TBM）的历史、主要技术路线和最新的设计与研发进展；概述了与实验包层计划相关的DEMO聚变堆的定义与发展策略。最后，介绍了国内开展的基于固体增殖剂概念的ITER实验包层的初步设计概况，对TBM的研发计划提出了建议。

Calculations of the 3-D neutronics for CH HCSB TBM with 3×3 sub-modules

ZHANG Guo-shu, FENG Kai-ming, CHEN Rong-guang, YUAN Tao, LI Zeng-qiang

2006, 26(3):  170-175. 

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Using three dimension MCNP code and FENDL2.0 data library, neutronics calculation for a HCSB (helium cooling solid breeder ) TBM ( test blanket module ) with 3×3 sub-modules has been performed. Local tritium breeding ratio (TBR) of 0.907, total tritium generation rate of 0.0175 g•d^-1, peak power density of 9.27MW•m^-3  and total power deposit of 0.422MW•m^-3 are obtained under neutron wall loading of 0.78MW•m^-2 and duty factor of 22%.

Activation and afterheat analysis for CH HCSB TBM

CHEN Zhi，FENG Kai-ming，ZHANG Guo-shu，YUAN Tao

2006, 26(3):  176-180. 

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With an activation calculation code FDKR and decay chain data library AF-DCDLIB, the radioactivity, afterheat decay and Biological Hazard Potential (BHP) from activation products have been analyzed in the CH HCSB TBM. The calculation results show that the total radioactivity inventory, heat decay and BHP are 2.10×10¹⁶Bq、5.06×10^-3 MW、68.6 km³•(kW)^-1, respectively, at shutdown after a continuous irradiation over 0.53 years with 500 MW fusion power. It shows that there isn’t seriously environmental safety issue in the TBM.

Thermal hydraulic and mechanical analysis of CH HCSB TBM

WANG Xiao-yu, FENG Kai-ming, ZHANG Guo-shu, YUAN Tao

2006, 26(3):  181-185. 

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Based on the structure design and results of neutronics analysis of the CH HCSB TBM (Chinese helium cooled solid breeder test blanket module), thermal hydraulic and mechanical analyses have been carried out. Results show that the design of the CH HCSB TBM is reasonable and acceptable.

Thermo-hydraulic analysis for sub-module of Chinese HCSB TBM design

ZHAO Zhou, FENG Kai-ming, WANG Xiao-yu, YUAN Tao

2006, 26(3):  186-189. 

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Thermo-hydraulic calculation and analysis for sub-module of Chinese HCSB TBM were carried out using FE code ANSYS. Results indicate that temperature distribution in materials used in sub-module is reasonable and acceptable.

产氚包层中聚变中子诊断系统的概念设计和计算

杨进蔚，冯开明，陈 志，杨青巍

2006, 26(3):  190-194. 

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根据第一壁后聚变中子通量和能谱的空间分布和ITER可能输出的聚变功率、聚变中子产额、第一壁(产氚包层)之后的中子通量的蒙塔-卡罗中子输运(MCNP)计算，对氦冷却固体增殖剂中子学和产氚包层模块（NT-TBM-HCSB）的聚变中子诊断提出概念性设计，本设计提出用固定位置微型裂变室探测器和可移动封装薄箔活化分析系统测量中子倍增器之后、固体氚增殖剂中及其后的中子通量；用可移动天然金刚石探测器的紧凑型能谱仪测量中子能谱。

ITER氦冷固体氚增殖剂实验包层模块结构设计

袁 涛，冯开明，王晓宇，陈 志

2006, 26(3):  195-200. 

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给出了中国ITER氦冷固体增殖剂（HCSB）实验包层模块（TBM）整体结构的初步设计。结构设计方案以低活性铁素体钢（RAFS）为结构材料，稳定性极好的惰性氦气作为冷却剂，陶瓷硅酸锂小球为氚增殖材料。包层结构的设计特点是，采用模块化的设计方案，从而提高了包层的可靠性和安全性。

中国氦冷固态增殖剂试验包层模块中子学计算

李增强，冯开明，张国书，袁 涛

2006, 26(3):  201-204. 

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基于中国ITER氦冷固态增殖剂试验包层(CH HCSB TBM)3×3模块化结构设计，借助一维中子输运计算程序ONEDANT和二维中子输运计算程序TWODANT，对ITER实验包层模块（TBM）设计的中子学问题进行计算。计算出产氚增殖比以及不同材料区的功率密度、中子通量分布和产氚增殖率，并对计算结果进行分析比较。

中国ITER实验包层模块电磁安全分析初步

高椿明1，陈 志2，冯开明2，王亚非1

2006, 26(3):  205-209. 

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使用有限元分析方法，初步分析了中国ITER实验包层模块（CH HCSB TBM）在等离子体大破裂时的电磁安全特性。根据CH HCSB TBM设计结构建立了TBM及其子模块的电磁分析模型，模拟了等离子体大破裂情况下的电磁场边界条件，对CH HCSB TBM及其子模块进行了涡流、应力计算，得到了相应的感生涡流和应力分布。根据得到的应力分布，计算出在等离子体大破裂的不同时刻CH HCSB TBM及其子模块受到的电磁扭矩。用计算结果与材料的容许值相比较，确定了TBM设计的电磁安全性。

CH HCSB TBM中固体氚陶瓷增殖剂微球研究进展

陈晓军1，王和义1，罗阳明1，冯开明2，温兆银3

2006, 26(3):  210-216. 

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介绍了中国氦冷球床实验包层模块（CH HCSB TBM）设计中固体氚增殖剂陶瓷球的功能要求。考虑正硅酸锂（Li₄SiO₄）作为第一候选材料。对其陶瓷粉体的制作方法、微球成型方法和微球中氚的释放、辐射稳定性等进行了简要介绍，并概述了我国在固体氚增殖剂研究方面已经开展的工作。

中国ITER氦冷固态实验包层模块氚工艺系统设计

罗德礼1，陈长安1，黄志勇1，刘从贤1，熊义富1，石 岩1，雷强华1，胡 刚2

2006, 26(3):  217-222. 

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基于ITER CH HCSB TBM的设计特点，设计了相关的氚工艺辅助系统。描述了氚提取系统（TES）、冷却剂纯化系统（CPS）、氚测量系统（TMS）的功能、设计参数和工艺流程等。TES用于氚提取、储存、同位素的分离；CPS实现氧氮等杂质和氚的去除及冷却剂的定量处理和分析等功能；TMS不仅可以定量分析氚含量，而且必要时可替代TES。氚渗透及氚安全的分析表明，通过CH HCSB TBM以及辅助系统向环境释放的氚可控制在ITER的氚安全限度内。

中国ITER HCSB TBM冷却剂丧失事故分析

周志伟1，解 衡1，杨永伟1，经荥清1，肖建军1，贾小波1，冯开明2，陈 志2

2006, 26(3):  223-227. 

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用通用计算流体力学程序FLUENT计算了中国氦冷固体增殖实验包层模块（TBM）冷却剂丧失事故中的冷却剂排放瞬态过程。并为中国氦冷固体增殖实验包层模块冷却剂丧失事故（LOCA）分析开发了一维喷放和余热排除计算模型。典型LOCA事故的分析结果显示，TBM诱发事故或ITER其它部件诱发TBM事故对整个ITER系统安全造成的总风险不严重。

ITER产氚试验包层模块中子诊断系统的初步设计

杨进蔚，冯开明，陈 志，杨青巍

2006, 26(3):  228-232. 

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给出了氦冷却固体增殖剂中子学和产氚包层模块（NT-TBM-HCSB）聚变中子诊断的初步设计，提出了用固定或可移动位置微型裂变室探测器和可移动封装薄箔活化分析系统测量中子倍增器之后、固体氚增殖剂中及其后的中子通量；用可移动天然金刚石探测器的紧凑型能谱仪测量中子能谱。此诊断系统可用于中子倍增器的倍增效率，氚增殖层的增殖率与热核实验聚变堆的运行参数、加热和加料方式、磁流体不稳定性、能量约束以及大破裂等离子体参数和状态之间的工程和物理相关关系的实验研究,测量倍增层、氚增殖包层及其后进入屏蔽层的中子通量和能谱，并与MCNP计算相比较,优化和改进中子倍增器、氚增殖包层以及屏蔽层设计,提高氚增殖率。

ITER HCSB TBM一维中子学优化设计

李增强，冯开明，张国书

2006, 26(3):  233-238. 

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ITER 实验包层模块（TBM）的中子学问题与系统的氚增殖、热工水力、安全等问题密切相关，因此TBM的中子学优化设计极为重要。在CH HCSB TBM 设计描述报告的一维中子学计算模型的基础上，利用一维中子输运计算程序ONEDANT和配套的数据库，以功率密度和氚增殖比等参数为优化目标进行中子学优化设计，得到了更为合理的中子学设计方案。

研究报告

目标函数对电流丝模型识别等离子体边界的影响

刘 莉1，袁保山2

2006, 26(3):  239-245. 

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根据等离子体边界附近的磁场测量信号，利用电流丝模型快速识别了等离子体的边界。介绍了该模型的基本原理，并重点研究了目标函数的选择对快速识别等离子体边界的影响。

斩波式低漂移长时间积分器

魏永清1,2, 谢纪康1, 万宝年1, 沈 飙1

2006, 26(3):  246-251. 

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通过对托卡马克中模拟积分器积分误差的分析，设计了一种由数字信号处理部件动态抑制这些误差的斩波式积分器，并在实验中获得了长时间、低漂移的积分效果。

SiCl4等离子体中的中性基团质谱测量

王照奎1，2，林揆训2，娄艳辉1，林璇英2，祝祖送2

2006, 26(3):  252-256. 

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设计了一个取样位置能在射频辉光放电等离子体电极间自由移动的取样装置，用质谱计测量了SiCl₄等离子体的离子信号。提出了一种线性拟合的方法用于计算SiCl₄等离子体的消耗率，利用测量的离子信号，计算出了SiCl₄等离子体中SiCl_n（n=0~2）中性基团的空间分布。实验结果表明，可移动质谱取样装置的设计是合理的；用线性拟合方法得到的等离子体消耗率和中性基团的相对密度，比以前的方法得到的更精确。