裂变堆中获取高通量聚变中子的方法研究

14MeV中子对材料辐照损伤的研究是发展聚变堆技术的一个关键课题和瓶颈问题。目前，聚变堆结构材料的辐照损伤可以通过加速器中的粒子轰击效果来分析，但因其使用的是微型样品而只能做些机理性的分析；虽然，裂变堆中可进行大尺寸聚变材料的中子辐照实验，但因裂变堆的中子平均能量远低于1MeV，相同DPA情况下其辐照后性能有很大差异；而国际聚变材料辐照装置（IFMIF）尚处于预研阶段，而且IFMIF空间有限，无法满足目前和将来聚变材料研发要求。因此，本项目拟找到一个有效方法，在我国唯一的高通量工程试验堆堆内孔道中开发出一种高通量聚变谱中子源，中子的绝大部分为14MeV中子，并且辐照空间大，可使辐照材料样品的形状和尺寸完全满足目前国际上的要求，为聚变堆材料在聚变谱中子条件下的辐照研究提供新的方法和手段。

核聚变能是未来能源技术发展的主要方向之一，研发出能满足聚变堆苛刻环境要求的材料成为聚变能发展面临的主要难题，利用6LiD转换靶将裂变反应堆热中子转换成聚变谱中子，来开展聚变堆材料的聚变中子模拟辐照研究是非常有价值的。.完成了裂变堆中获取14MeV中子的计算分析方法研究。给出了热中子转换为14MeV中子的原理，建立了由一个热中子转换为14MeV中子的有效产额计算公式，给出了T－D、T-6Li反应生成中子的截面，给出了T与6Li或D发生聚变反应产生14MeV中子的概率。.完成了14MeV中子转换器的结构优化研究。给出了转换器结构和材料的选取原则，将转换器设计为套筒形。分别建立了不考虑T泄漏和考虑T泄漏的14MeV中子通量理论计算模型，给出了分析结果；同时，采用数值计算的方法对芯体厚度优化作了分析，也给出了结果。套筒状转换器便于在HFETR堆芯辐照孔道的安装且有利于充分利用堆芯中子。分别计算了转换器结构、冷却介质及辐照样品数量对6LiD芯体厚度优化值的影响。.2010年5月，俄罗斯IVV-2M堆工作的领导和专家已应邀来我院访问，介绍了他们已开展的有关工作和今后的计划。.完成了HFETR 6LiD转换器内14MeV中子源强和通量计算的研究。给出了中子转换器内带辐照样品和不带辐照样品的中子能谱研究计算结果，分析了在样品内分别来自转换器和堆芯的中子的能谱和注量率。.完成了转换器燃耗及辐照样品内中子注量研究。建立了转换器燃耗的计算模型，建立了辐照样品内中子注量随转换器燃耗变化的分析模型，建立了标志材料样品辐照损伤dpa计算模型，给出了分析结果。.完成了HFETR带转换器的安全性能分析。分别对转换器不带辐照样品和带样品对堆芯性能影响进行了分析 ，给出了转换器热源计算结果，给出了6LiD转换器芯体温度和表面温度。.研究表明，跟当代加速器相比，转换器的中子源强及辐照样品内14MeV左右中子注量率相当或更大、可以辐照大体积样品、可以长时间稳定提供14MeV中子；在HFETR的辐照孔道内布置6LiD靶中子转换器模拟聚变中子辐照在方法上是可行的，比加速器辐照聚变堆材料更有优势。