【摘 要】
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氢同位素储存与供给系统（SDS）是聚变堆燃料循环的重要组成部分,其主要功能是实现氘氚燃料的快速储存与供给。氚具有放射性,为了维持聚变堆的安全运行,需定期将堆内的氚运输至SD
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氢同位素储存与供给系统（SDS）是聚变堆燃料循环的重要组成部分,其主要功能是实现氘氚燃料的快速储存与供给。氚具有放射性,为了维持聚变堆的安全运行,需定期将堆内的氚运输至SDS系统进行测量。在SDS系统测氚方式中流气式量热法以其安全方便的优势为目前研究的主流。本文针对ITER对流气式量热计在量热平衡时间以及测量精度上设立的技术要求。从床体结构、冷却介质和操作条件三个关键因素着手,模拟研究了床体内氚衰变的传热过程。在此基础上完成了50克量级流气式量热计的设计与制造并考察了它的测氚性能。本论文工作的主要内容如下:（1）薄壁同心管状床的热力学数值分析根据薄壁同心管状床实际尺寸,建立了3D几何模型,采用CFX计算流体力学软件模拟薄壁同心管状床中金属氢化物层厚度、冷却管数量、冷却介质种类以及流量大小对流气式量热计热平衡时间的影响。模拟结果表明,当床体内冷却管的数量为12、金属氢化物层的厚度为23mm、冷却气体用20 SLMP的CO2时,能达到模拟过程最佳性能,量热平衡时间仅为4.5h。（2）流气式量热计的原理以及结构设计根据流气式氚量热计的功能需求将其设计为三个子系统,分别用于存/放氚气、床体氚测量和余热排出。通过考虑设计余量计算得出主容器间隙为900ml,利用1.67Kg的锆钴合金（ZrCo）能有效储存8.4mol的T2。采用CAXA以及Solidworks作图软件对量热体结构进行构建,并在最大操作限值条件下利用ASME VIII Div.1公式对容器最小允许壁厚计算,确保了床体在实验处于安全状态。（3）50克量级流气式量热计的制造以及性能研究制造并搭建了流气式氚量热计实验装置,采用氦气作为冷却气体介质对流气式量热计的量热平衡时间及测氚精度进行了考察。实验结果表明设计制造的50克量级流气式氚量热计的线性相关度为0.9999,在测量性能上能达到测量周期小于24小时,测量精度优于1%的要求。
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