曹 欢,杨子辉,俞盛朋,霍前超,王海霞,王 芳

1(安徽大学 物质科学与信息技术研究院,合肥 230601)

2(中国科学院 核能安全技术研究所 中子输运理论与辐射安全重点实验室,合肥 230031)

1 引言

国际热核聚变实验堆(ITER)是目前全球规模最大的核聚变反应实验系统,氚作为聚变系统中不可或缺的燃料,在自然界中含量极少,需要通过聚变核反应实现自持.ITER 氚工厂负责在氚自持循环过程中精细、高效、安全处理氚,包括氚提取、氚燃料纯化分离、氚贮存等子系统.氚的主要形式为气态氚和氚水,均具有放射性,对人体的内辐照危害极大,且具有极强的扩散能力和渗透性[1],能够溶解于结构中造成材料性能衰变.由于运行条件的复杂性和氚的特殊物理属性,使用常规的工程手段难以达到氚扩散过程的三维可视化分析要求.

目前,国内外对于氚泄露扩散研究较少,研究方法多停留于二维数值模拟阶段.南华大学采用数值模拟方法对实验包层中氚提取系统事故性氚释放过程进行模拟研究[2]；解放军第二炮兵工程大学通过CFD 方法研究了氚在密闭空间的浓度分布规律和通风对氚浓度的影响[3,4]；西班牙马德里理工大学核聚变研究所基于计算流体力学理论研究了蒸汽发生器发生泄漏后氚的扩散机理,实现了氚泄漏扩散的多尺度分析[5].现有研究成果以氚扩散浓度分布云图与变化曲线图为主,是一种基于动态过程的静态分析结果,难以达到三维实时动……