核工业西南物理研究院

袁保山，邱银，李广生，李佳鲜

2017, 37(4): 373-378. DOI: 10.16568/j.0254-6086.201704001

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在建的HL-2M装置的PF线圈采用了混合式结构。在放电过程中，线圈之间有很强的电磁耦合，每一个线圈都会受到很大电磁力的作用。采用解析法，在最大I_p=3MA等离子体电流和各种位形的放电条件下，计算分析了PF线圈受到的电磁力。这些计算结果对PF线圈及其支撑结构的设计都是具有参考价值的。

HL-2A中子相机屏蔽系统模拟

张朋飞，刘仪，张轶泼，袁国梁

2017, 37(4): 379-384. DOI: 10.16568/j.0254-6086.201704002

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利用蒙特卡罗模拟程序，建立了HL-2A中子相机蒙特卡罗粒子输运(MCNP)物理模型，对D-D聚变中子和γ射线的屏蔽进行了模拟计算。对石蜡碳酸锂混合物、聚乙烯、铅和316L不锈钢4种常用中子慢化吸，收剂组成的屏蔽层材料的屏蔽效果进行了对比。计算结果表明，石蜡碳酸锂混合物和铅组合是中子相机的最佳屏蔽层材料，其中石蜡碳酸锂混合物用于慢化吸收中子，铅用于屏蔽中子和γ射线。此外，利用MCNP模拟计算得到了屏蔽中子和γ射线所需的屏蔽厚度，以及准直管的中子散射率。

HL-2M装置周边磁场分布及NBI束线磁屏蔽分析

何峰，曹建勇，魏会领，刘鹤，杨宪福，李佳鲜，宋显明

2017, 37(4): 385-391. DOI: 10.16568/j.0254-6086.201704003

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采用电磁场模拟软件CST Studio中的电磁工作室计算了HL-2M装置纵向和极向场线圈在装置周边的磁场时空分布。计算结果表明，在中性束注入器中性化室及离子源引出区域的磁场超过2-10^-3T，需要在注入器的中性化和离子源区域采用磁屏蔽结构。利用CST软件模拟计算了基于纯铁材料的NBI 注入器离子源及中性化区域的磁屏蔽罩内的磁场分布。

聚变堆深穿透屏蔽计算方法研究

张斌, 李晓静, 刘聪, 陈义学

2017, 37(4): 392-398. DOI: 10.16568/j.0254-6086.201704004

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为了提高具有复杂孔道的聚变堆深穿透屏蔽问题的计算精度，研究了蒙特卡罗法和离散纵标法(MC-S_N)的耦合方法。同时，在权重差分方法的基础上引入具有自适应特性的定向权重和指数定向权重方法，并基于勒让德-切比雪夫求积组和极角细化技术研究了偏倚求积组，有效解决聚变中子穿透能力强、强各向异性散射等屏蔽计算难点。通过与MCNP程序模拟结果的比较分析发现，这些研究方法能有效提高聚变堆深穿透屏蔽计算的精度。

估算线筒式介质阻挡放电场强和电子平均动能的方法

马天鹏，钟方川

2017, 37(4): 399-403. DOI: 10.16568/j.0254-6086.201704005

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利用静电场模型对线筒式介质阻挡放电电场强度进行了计算，并对电子平均动能进行了估算。通过对单双介质阻挡放电(DBD)的对比，发现在相同的放电条件下，双介质DBD产生的电场强度和电子平均动能比单介质DBD的要大。这就很好地解释了在相同的放电参数下，甲苯的降解效率在双介质DBD中要比单介质DBD中大。

硬X射线焦斑环孔编码成像的理论与实验研究

张美，胡华四，盛亮，王培伟，李阳，袁媛，彭博栋，周海生，李奎念

2017, 37(4): 404-410. DOI: 10.16568/j.0254-6086.201704006

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针对几十~百keV能量的低强度X射线焦斑源测量，建立了高探测效率环孔编码成像技术。研究给出了环孔成像效率和信噪比与环孔结构参数的关系，采用微联结的环孔结构设计并模拟了联结区尺寸对成像质量的影响，解决了环孔结构同轴成像技术难题。所建立环孔成像系统应用于Unique-II X射线焦斑源成像实验。结果表明，X射线焦斑的空间分布近似为‘马鞍’形状，而且中间部分的强度低于两侧的强度，与针孔成像结果相似，但环孔的探测效率明显高于针孔的效率。最后，分析了维纳滤波与R-L两种复原图像方法的效果。

HL-2M装置5MW-NBI加热束线偏转磁体研制

曹建勇, 周红霞, 刘鹤, 杨宪福, 余佩炫, 魏会领

2017, 37(4): 411-417. DOI: 10.16568/j.0254-6086.201704007

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根据HL-2M装置5MW-NBI加热束线总体设计参数、注入器的部件空间布局、几何汇聚特点等，建立了基于8饼线圈的注入器偏转磁体3D模型。利用电磁场模拟软件CST Studio详细模拟了注入器的偏转磁体产生的偏转磁场分布，不同成份离子束的偏转轨迹。在模拟分析结果的基础上优化了偏转磁体的物理结构，完成了磁体的工程设计、加工和测试。偏转磁体的磁场测试结果表明，测试值与CST计算值的偏差小于±5%，达到注入器偏转磁体设计要求。

HL-2A装置3.7GHz LHCD系统传输线效率测量分析

王超，曾浩，卢波，王贺，白兴宇，梁军，陈雅丽

2017, 37(4): 418-421. DOI: 10.16568/j.0254-6086.201704008

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介绍了HL-2A装置3.7GHz LHCD系统的功率测量方法。利用HFSS仿真发现，当定向耦合器隔离度>30dB时，可以有效地抑制反向微波相位对前向功率测量产生的影响。经过对系统改进，2016年实验中LHCD传输系统总体传输线效率可达到89%，最大传输功率达到1.5MW。

HCCB TBM屏蔽块热工水力分析

李昕泽，武兴华，王晓宇，李强

2017, 37(4): 422-428. DOI: 10.16568/j.0254-6086.201704009

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介绍了HCCB TBM屏蔽块初步设计阶段的最新设计，对比了概念设计评审阶段设计方案在结构上的差别，并对其进行了热工水力的分析。结果表明：温度最高处位于下防剪切键顶端，为246.9℃。速度、压强和对流换热系数均满足ITER标准。另外，根据温度分析计算结果，在下防剪切键处增加了挡板，其对于防剪切键的温度降低有显著效果。

EAST液态锂限制器分配盒参数对锂流动性影响

胡乐星，杨庆喜，宋伟，宋云涛，左桂忠，胡建生

2017, 37(4): 429-435. DOI: 10.16568/j.0254-6086.201704010

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为考察溢流孔结构几何参数及壁面电导率对液态锂流动的影响，通过数值模拟方法对不同尺寸、形状及壁面电导率的溢流孔中液态锂的流动进行了数值模拟。结果表明：溢流孔的截面宽度越小，其出口的速度分布越均匀，速度峰值也越小，但溢流孔进出口之间的压力降会显著增加；且随着壁面电导率增大，MHD压降也随之增大。对于圆形及椭圆形截面的溢流孔，其出口的速度分布远比矩形溢流孔均匀。另外，关于限制器热平衡的计算有助于保证限制器的安全稳定运行。结果对分配盒几何参数的设计、电磁泵及冷却系统的设计具有重要的指导意义。

ITER PF 线圈滑动衬垫MoS2基固体自润滑涂层工艺研究

罗蓉蓉，李鹏远，魏海鸿，陈辉，孙振超，韩石磊，刘百幸

2017, 37(4): 436-440. DOI: 10.16568/j.0254-6086.201704011

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研究了在316LN不锈钢板材表面涂覆二硫化钼基自润滑涂层来增加其耐磨性能的方法，此涂层性能优异，与基底之间的结合强度高，室温和77K液氮温度下进行热冲击试验后，涂层表面未出现裂纹，在高载荷(80MPa)、长周期(30000周期)、低温条件下磨损后不失效，满足ITER要求。

ITER真空室支撑筋板结构设计与强度分析

张建中，陈科，汪燕

2017, 37(4): 441-445. DOI: 10.16568/j.0254-6086.201704012

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作为真空室的重要部件，支撑筋板既需要支撑真空室双层壳体，又需要支撑中子屏蔽层。在实际工作中，支撑筋板必须满足运行时的各项强度要求。分析了真空室结构特点，以及真空室支撑筋板的平面布局与结构要求。运用CATIA软件设计了支撑筋板，并在ANSYS Workbench环境下对其作了有限元分析，得到支撑筋板在真空室内工况下的强度应力云图和应变云图。结果分析表明，支撑筋板的结构和强度均满足设计要求，很好地保证了ITER真空室的正常运行。

ITER偏滤器钨/铜穿管模块的高热负荷测试及事后分析

孙兆轩，李强，王万景，王纪超，王兴立，魏然，谢春意，罗广南

2017, 37(4): 446-451. DOI: 10.16568/j.0254-6086.201704013

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对ITER偏滤器钨/铜穿管模块进行了高热负荷测试。测试结果表明，所有的模块都成功承受住了热负荷测试并满足了IO的要求。在高热负荷测试后，对模块进行了事后分析。发现了钨的纵向开裂和Cu/CuCrZr界面的开焊现象。断口的SEM图像表明，钨的开裂方式为脆性的沿晶开裂。通过金相学分析，发现了钨的再结晶现象和钨表面的再结晶深度。还通过有限元分析软件模拟得到了模块的温度分布，并且与实验观察的再结晶现象能够很好的对应。

CFETR水冷包层两元混合增殖球床流动特性研究

陈有华，陈磊，刘松林

2017, 37(4): 452-456. DOI: 10.16568/j.0254-6086.201704014

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作为中国聚变工程实验堆(CFETR)候选包层之一的水冷包层(WCCB)，拟采用不同尺寸的两元混合增殖球床以增加球床的填充率，从而满足氚增殖比(TBR)要求。采用离散元方法(DEM)建立了满足中子学要求的CFETR水冷包层两元球床填充结构，通过CFD计算分析获取了氦气在球床颗粒间隙之间的流动特性，包括孔隙率分布、速度分布和压降等。

CFETR水冷包层第一壁模块中等离子体注入氚输运有限单元分析

劳鼎宇, 黄凯, 陈磊, 刘松林

2017, 37(4): 457-464. DOI: 10.16568/j.0254-6086.201704015

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采用多物理场计算程序COMSOL Multiphysics，构建了一维氚输运有限单元模型，并与文献中氢同位素在钨中的滞留实验数据进行模拟验证。基于经过校验的一维模型，并考虑Soret效应，对中国聚变工程实验堆(CFETR)水冷包层第一壁进行了二维氚分析计算。模拟结果表明，氚在单个典型包层第一壁中的总滞留量为0.12mg，进入冷却剂中的总渗透量为0.12mg•yr^-1。若不考虑Soret效应，氚在RAFM钢中的滞留量将增加8.80%，渗透到冷却剂的量增加65.97%。由此可见，Soret效应对于氚的渗透和滞留具有显著的意义。

小型氦气实验回路的设计与建造

叶兴福，冯开明，王晓宇，栗再新，王艳灵，王小勇，王芬，颜永江

2017, 37(4): 465-468. DOI: 10.16568/j.0254-6086.201704016

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设计和建造了一个用于测试核聚变装置部件的氦气回路，回路包括隔膜风机、电加热器、氦气回热器、氦水换热器和储气罐等。实验段氦气入口压力为8MPa，温度为300℃，流量为0.1kg•s^-1。这些参数达到了小部件测试要求。

王洁琼，黄梅*，卢波，冯鲲，饶军

2017, 37(4): 469-474. DOI: 10.16568/j.0254-6086.201704017

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介绍了以西门子S7-400系列PLC为核心的HL-2A装置2MW/3.7GHz低杂波电流驱动的逻辑控制系统的设计与实现。采用了工业以太网通讯技术、光纤隔离技术、嵌入式控制技术、串行通信技术及模块化控制技术等，提高了系统抗干扰性能及可扩展性，实现了低杂波系统逻辑互锁、参数设置和远程监控等功能。实验证明系统在装置放电的复杂电磁环境下，运行稳定、功能完善。

一种基于温控机制的PWR水冷包层TBR优化方法

邱阳，姚达毛，张杰，刘常乐，高翔

2017, 37(4): 475-481. DOI: 10.16568/j.0254-6086.201704018

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根据DEMO情形下的堆芯和包层设计参数，基于包层产氚及热工的温度控制要求，研究了一种适合PWR水冷包层设计的氚增殖率(TBR)优化方法。利用中子学及有限元方法，建立了包层2维分析模型，计算了包层能量增益因子，并基于该因子计算了包层的总能量沉积。研究了包层结构参数变化时局部TBR的分布特点。重点基于温控方法研究了包层结构参数的变化与TBR之间的内在联系，获得了包层局部TBR达到最佳值的结构参数理论参考值。

少量氧气对大气压氩氧混合气体放电特性的影响

王一男1，2，金鑫1，王莉1，金莹1

2017, 37(4): 482-488. DOI: 10.16568/j.0254-6086.201704019

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基于一维流体模型，采用数值模拟的方法研究了大气压氩氧混合气体放电中少量氧气含量对放电特性的影响。根据模型方程进行了数值模拟分析，计算结果表明：随着氧气含量由0.1%增加到0.6%，电子密度减小，O^-离子密度增加，总的负粒子密度增加，鞘层区电子温度增加。随着放电时间的增加，O^-离子密度增加，电子密度的变化分为三个阶段：电子密度快速增长阶段、电子密度下降阶段和电子密度稳定阶段。当氧气含量小于1%时，电子密度随着氧气含量的增加迅速减小，氧原子密度快速增加；氧气含量大于1%小于4%时，电子密度随氧气含量的增加而缓慢减少，氧原子密度缓慢增加直至不变。

《核聚变与等离子体物理》2017年第37卷总目次

2017, 37(4): 489.

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