LiPb实验回路是营造聚变堆工况来研究液态金属LiPb与结构材料的相容性、液态金属LiPb流动特性、以及液态金属LiPb的MHD效应等问题的必需设备。国际上给予高度重视,欧州、美国、日本等在上世纪八十年代就开始进行了LiPb实验回路的研究,随后并建了多座LiPb实验回路,对聚变堆材料进行实验研究。很遗憾,这些实验回路由于寿命已到都已关闭。而国内在LiPb实验回路的研究方面工作几乎为零。 中国加入ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor简称ITER),中国科学院等离子物理研究所FDS团队的液态金属LiPb包层DLL、SLL、DWT的概念设计已经完成,正在攻关研究中国特色的聚变堆结构材料—中国低活化马氏体钢(China Low Activation Martensitic Steel-CLAM钢)。所以中国迫切需要进行LiPb实验回路的研究,建造LiPb实验回路,以对LiPb与聚变堆结构材料的相容性、液态金属LiPb流动特性、以及液态金属LiPb流动的MHD效应等问题进行实验研究。这对中国液态金属LiPb包层的研究,对CLAM钢现在及将来的研究工作都是十分必要的。 本论文在广泛调研了国际上LiPb实验回路基础上,借鉴其LiPb实验回路的设计思想,摸索LiPb实验回路研制技术和工艺,并在LiPb实验回路的设计和制造加工方面做了一些初步的工作: 本论文详细地介绍了LiPb的热物理特性、化学特性、核物理特性以及LiPb与结构材料相容性:讨论了LiPb实验回路基本构成与特性、LiPb实验回路的分类、LiPb实验回路的工艺流程和设计原则;重点探讨了LiPb实验回路的基本回路、以及LiPb实验回路中常用的设备(膨胀箱及排放箱、泵、热交换器、电磁流量计、堵塞计、冷阱、液位计、电加热器、过滤器、液态金属阀门等)的功能、特点和设计。对LiPb实验回路的回路本体技术进行了实质性的研究。 本论文对LiPb实验回路进行了实践性的探索。设计、加工制造中国第一个LiPb小热对流实验回路,尽管回路比较小,但从这一研制过程中,对前面LiPb实验回路理论研究进行了验证,探索出不可多得的LiPb实验回路加工的技术和工艺。为后续设计加工制造大型、先进的LiPb实验回路及将来的包层模块实验系统打下坚实的基础。