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美国激光惯性约束聚变能源研究综述

发布时间:2015-7-12 10:03    来自: 网络

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      2 )固体空腔球形燃料元件( SHC )

SHC结构有利于实现更深的燃耗深度。预计可承受99%燃耗深度下的裂变气体压力。燃料元件外壁上产生的应力不会超过受辐照材料所能承受的应力极限。

3 )密封的粉状燃料( EPF )

这是由粉状燃料、基底材料和牺牲材料组成的混合物,封装在不锈钢或其它耐辐照、耐高压材料包壳中。用牺牲材料从化学上缓解高活性裂变产物对包装材料的腐蚀,以粉状燃料的空隙储存裂变气体,从而降低裂变气体的压力。

熔盐燃料不会因中子的长期照射而损坏,有望达到极深燃耗,提供了另一种可能选择。从纯技术观点上看,甚至可达到100%的理想燃耗深度。熔盐燃料可在线加料和后处理,以保证燃料和裂变产物含量保持在需要的水平上。特别要注意控制的是钚及裂变产物中的稀土元素含量,因为它们达到一定的浓度会在氟盐中沉淀。因此需要研究有关双偶盐混合物,如BeF2-LiFBeF2-ThF4BeF2-UF4LiF-PuF3LiF-ThF4ThF4-UF4等的相转变过程,研究不同组分下熔盐在运行温度下的沉淀状态。

(2)裂变包层能量产生

LIFE包层的裂变燃料可采用贫铀、大然铀或轻水堆的乏燃料,U等重金属的装量为40 t左右,以2 000 MW的平均功率可运行50 a左右,达到90%以上燃耗深度。为了处理从核武器拆卸下来的核材料,也可以装入7t武器级Pu或者U,经过7a左右的燃耗,达到90%以上的燃耗深度。包层内也可以用Th,实现Th-U循环。

 进入到包层的中子发生的主要反应有:

其中:( 1 )Be的中子增殖反应;( 2 )( 3 )为造T反应,实现系统T自持;( 4 )( 7 )分别为U-Pu循环和Th-U循环的易裂变材料生产反应;( 5 )( 6 )U-Pu循环的裂变反应,实现放能和中子增殖;( 8 )( 9 )Th-U循环的裂变反应。除上述过程外,还有部分中子被结构材料或其它次级反应吸收,或泄漏出系统之外。包层的能量主要是核裂变产生的,造T、造可裂变材料和其它反应过程也有贡献。图3为一典型包层方案设计的能量平衡图。


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