منابع تحقیق با موضوع انرژی هسته ای، دینامیکی

دانلود پایان نامه ارشد

ه چگالیهای توان در SIC,FS,W و Lipb به ترتیب 12،16،44 و 34 W/〖cm〗^3 هستند. تغییر شعاعی گرمایش هسته ای در اجزای پوشش در شکل 7 ارائه شده است. توان گرمایی کل 2096MW است به طوریکه 123MW از آن در VV تولید می شود. حدود 40% از توان گرمایی از پوشش و VV به وسیله خنک کننده هلیومی حذف می شود و بقیه به وسیله Lipb حمل می شود. کل گرمایش هسته ای ( بجا گذاشته شده به وسیله نوترون ها و فوتون های گاما) در پوشش و VV برابر با 1565MW است که بر این دلالت دارد که ضریب تکثیر انرژی هسته ای کل برابر 23.1 است. این طرح پتانسیل و توانایی برای تولید بازده گرمایی 40 تا 45 درصد با استفاده از چرخه Brayton را دارد.بیشینه آسیب و نسبت های تولید هلیوم دردیواره فولادی اول (FW)در وسط صفحه به ترتیب 26.3 dpa/FPY و174appm/FPY هستند. بیشینه نسبت dpa در دیواره اول (FW)دلالت بر این دارد که انتظار میرود طول عمر پوشش تقریباً 7.6FPY باشد. بیشینه پایان عمر تولید هلیوم در پشت VV با ضخامت 30cm 5برابر با 5. 0appm مجاز برای جوشکاری مجدد است.

شکل 3-7- تغییر شعاعی گرمایش هسته ای در پوشش DCLL
3-5- مقایسه ویژگی های هسته ای بلانکت و نتایج:
پارامترهای اصلی عملکرد نوترونی برای سه کاندید طرح های بلانکت HAPL در جدول یک مقایسه می شوند. سه پوشش دارای مقادیر قابل مقایسه TBR بزرگتر از 1.1 اطمینان دهنده، خودکفایی تریتیوم هستند. اینجا قابلیت های ارتجاعی برای مجاز دانستن تعدیل TBR اگر نیاز باشد وجود دارد.
پوشش SB ضخیم تر با مقدار مشخص Be برای دست یافتن به TBR لازم احتیاج است. این منجر به قابلیت ضعیف تولید ترتیوم زاینده های های جامد و مقدار زیاد ساختار لازم برای صفحه های خنک کننده بین بسیاری از لایه های SB و Be می گردد. در حالیکه غنی سازی لیتیوم برای پوشش Li لازم نمی شود، پوشش های SB و DCLL به غنی سازی Li نیاز دارند. مقدار زیادی ازBe استفاده شده در پوشش SB بیشترین دستیابی به تکثیر انرژی هسته ای تقریباً 10% بیشتر از توان گرمایی را نتیجه می دهد.
اگرچه، با بازده گرمایی خیلی کمتر جبران می شود. علاوه بر این، چگالی توان در FW از پوشش SB ،20-40% بیشتر از طرح های دیگر پوشش است که باری به خنک کننده FW اضافه می کند. در حالیکه همه توان گرمایی به وسیله هلیوم در نمونه ای از پوشش SB حمل می شود، فقط 12% و 40% به وسیله هلیوم به ترتیب در پوشش های Li و DCLL حمل می شود و بقیه به وسیله زاینده حل می شود. در حالیکه آهنگ های خسارت تابشی برای Li و SB مشابه هستند، این تقریباً 30%از پوشش DCLL نتیجه شده در یک زمان عمر پوشش کوتاهتر بالاتر است. توجه کنید که آهنگ خسارت FW در محفظه های IFE کمتر ازآهنگ ها ی خسارت در محفظه های MFE با بارگذاری نوترونی مشابه در دیواره هستند.
این منجر به این حقیقت می گردد که نوترون های چشمه از هدف به طور عمودی بر روی FW پرت می گردند، در نتیجه خسارت کمتری در دیواره اول (FW) و خسارت بیشتری در پشت پوشش در مقایسه با محفظه های MFE حاصل می گردد.
به موجب قابلیت استحفاظی ضعیف Li ، VV ضخیم تر با پوشش Li برای اجازه دادن به جوشکاری دوباره در پشت VV لازم است. مطابق با این سه طرح بلانکت انتظار می رود که VV مولفه طول عمر باشد. بر اساس نتایج نوترونی به نظر می رسد که پوشش Li انتخاب ممتاز تری باشد. اگرچه بررسی های دیگری باید بر روی انتخاب پوشش انجام گیرد. نمونه هایی از موضوعاتی که بایستی بررسی گردند عبارتند از مطابقت مواد، ایمنی ، کنترل/ نگهداری ترتیوم، بازده گرمایی، پیچیدگی طرح، ساخت، وزن، هزینه، خطر پیشرفت و هزینه R&D.
جدول 3-1- ویژگی های هسته ای پوشش های کاندید
پوشش DCLL
پوشش SB
پوشش Li

1.17
1.17
1.12
TBR کل
52
65
47
ضخامت پوشش(cm)
90%
40%
natural
%^6 Li
2096
2302
2103
کل چگالی گرمایی(MW)
16
20
13
چگالی توان در دیواره اول (FW) (W/cm^3)
26
20
19
بیشترین نسبت آسیب(dpa/FPY)
58
19
170
اوج @ 40 FPY در VV
7
10
10
طول عمر پوشش (FPY)
30
30
50
ضخامتVV لازم (cm)
45%-40 ,
35%-30,
45%,
بازده گرمایی

فصل چهارم
احتراق سریع به وسیله باریکه دوترون

چکیده
احتراق سريع با استفاده از مجموعه مخروط هدايت شده DT توسط باريکه دوترونی (ليزر شتاب داده شده) پيشنهاد شده است . سوخت از پيش فشرده شده يکنواخت 300gcm^(-3) توسط باريکه دوترونی با توزيع انرژي ماکسولي تا دماي Mev 3 گرم ميشود. اين طرح استفاده کامل از انرژي بجا گذاشته شده ذرات آلفای توليد شده توسط واکنشهاي گرما هستهاي را ميسر ميسازد و ميتواند در حدود 5/4% انرژي باريکه يوني را در مقايسه با باريکههاي يوني از جنس پروتون يا کربن را ذخيره نماید . انرژي احتراق آزاد شده توسط باريکه خارجي ميتواند به طور قابل ملاحظهاي کاهش يابد .
4-1- مقدمه
در چند دهه گذشته استفاده از انرژي حاصل از همجوشي هستهاي با روش محصورسازي اینرسی بسيار مورد توجه قرارگرفته و در اين راستا طرحهاي متفاوتي ارائه گرديده است . هدف اصلي اين طرحها دستيابي به بهره انرژي بالا است . با توجه به مشکلات موجود در روشهاي متداول همجوشي ، براي کاهش ناپايداريهای هيدرودینامیکی و کسب بهره انرژي بالا روش ديگري به نام ” احتراق سريع “(FI) پيشنهاد شده است. در سال 1994 تاباک و همکارانش يک روش جايگزين به نام احتراق سريع پيشنهاد نمودند ، در اين روش برخلاف روش احتراق لکه داغ مرکزي(CHS ) ، فرآيندهاي گرمايش و احتراق به منظور کاهش انرژي مورد نياز و در نتيجه کاهش ناپايداريها و دستيابي به بهره انرژي بالاتر از هم جدا شدهاند. در ایده اصلی از باريکه الکترونی نسبيتي به عنوان مناسبترين منبع براي احتراق لکه داغ استفاده شده است . مطالعاتی بر روی امکان انجام احتراق سريع با الکترونهاي نسبيتي در بسياري از آزمايشگاهها انجام گرفته است . این روش دارای مشکلات بجا گذاشتن انرژی و کانونی شدن می باشد . استفاده از باريکه های يونی دارای مزایایی از قبیل برهم کنش کلاسیکی با سوخت ، انرژی احتراق نسبتاً کم در مقایسه با الکترونها ، بجا گذاشتن انرژی بهتر ، بهبود کانونی کردن باریکه ، خط سیر مستقیم ، ماکزیمم بجا گذاشتن انرژی در پایان بردشان ( قله براگ ) و جلوگیری از انواع ناپایداری ها می باشد . احتراق سريع با استفاده از باريکه هاي پروتونی به دلایل داشتن طیف انرژی وسیع منابع پروتونی ايجاد شده توسط ليزر ، افزايش توان قابل توجه در سوخت چگال ، حل مشکل کانونی کردن و انتقال پیشنهاد شده است ، اما در حال حاضر صفحه های مبدل لیزر به یون که برای تولید یون پروتون استفاده می شوند ، شارهای باریکه پروتونی با چندین مرتبه بزرگی کمتر از شارهای کلی مورد نیاز برای انجام عملی احتراق سریع ایجاد می کنند . باريکههاي يون کربن به خاطر کانونی شدن بهتر آنها در مرکز سوخت فشرده شده و نياز به جريانهاي يوني کمتر به عنوان گزينه ديگر جهت استفاده در احتراق سريع پيشنهاد شده است، اما شدت های لیزری خیلی بالاتر از آنچه که در آینده نزدیک قابل دسترس خواهد بود مورد نیاز است .
استفاده از باريكه هاي دوتروني علاوه بر گرما رساني باعث سوخت رساني در راکتورهاي همجوشي به روش محصورسازي اینرسی ميگردد و از طرف ديگر توان توقف آنها در سوخت از الکترونها بيشتر است و ميتوانند چگالي انرژي بالاتري در اثر توقف در حجم کوچکتر سوخت ايجاد کنند ، لذا ايجاد بهره انرژي همجوشي اضافي با آنها يک ويژگي منحصر به فرد است که ميتواند جهت کاهش کل شار دوترونهاي مورد نياز استفاده شود و يا متناوباً باعث کاهش انرژي باريکه ليزر فرودي مورد نياز گردد که اين موضوع ميتواند نقش بسزايي در افزايش بازدهي راکتورهاي همجوشي تجاري داشته باشد .
احتراق سريع به عنوان يک طرح جايگزين همجوشي محصورسازي اینرسی(ICF ) مرسوم حدود دو دهه است که پيشنهاد شده است که در آن مرحله احتراق و مرحله فشرده سازي مجموعه سوخت اصلي از هم جدا هستند. ] 29 [.اول سوخت بايد به يک چگالي بالا فشرده شود اما دما بسيار پايينتر از دماي احتراق است . دوم مقدار کمي از سوخت از پيش فشرده شده به سرعت توسط باريکه گرمايشی ثانويه براي ايجاد يک لکه داغ و رسیدن به دماي احتراق گرم ميشود . FI کمتر به رشد ناپايداري ريلي-تيلور حساس است و نياز به تراکم بیشتر در مرحله انفجار را کاهش مي دهد . علاوه بر اين ممکن است به طور قابل توجهي انرژي مورد نياز براي احتراق ICF را کاهش دهد و منجر به بهره انرژي بالاتر شود .
ايده اصلي FI جهت احتراق سريع سوخت پيش فشرده شده توسط باريکه الکترون نسبيتي نزديک به سوخت متراکم که در آن احتراق پس از تشکيل سطح تونل ايجاد شده توسط باريکه ليزر پالس کوتاه رخ مي دهد پيشنهاد شده است] 29 [.پس از آن طراحي يک مخروط توخالي از جنس طلا داخل پوسته کروي توسط Hatchett پيشنهاد شده است] 30 [ و به طور تجربي توسط Kodama ارائه شد] 31 [. نتيجه تجربی بازدهي جفت شدگي قابل توجهی را داد . با اين حال هنوز هم بسياري از ابهامات از نظر انتقال پايدار الکترونهاي داغ به دلايل ريشهای و ساير عوامل ناشناخته وجود دارد] 32 [.
FI پروتونی توسط Res [5].پس از اولين مشاهده باريکه پروتونی کاملاً موازي شده در برهم کنشهاي ليزر- جامد پتا وات پيشنهاد شد] 33 [. اين طرح FI می تواند جايگزين طرح الکترون داغ به علت بجا گذاشتن انرژي بيشتر و انتقال باريکه هاي سنگينتر پروتونی کانوني شده باشد] 34 [ .
Temporal و همکارانش طرح جديدی بوسيله شبيهسازي عددي با جرئيات انجام دادند[35]. و نشان دادند که طول برد ناشي از افزايش دما اثر مثبتي بر روي احتراق باريکه پروتونی با توزيع انرژی ماکسولي دارد . همچنين متذکر شدند که استفاده متوالي از دو باريکه پروتونی انرژي احتراق سوخت DT با چگالی 00g〖cm〗^(-3) 5ρ= را به KJ7 کاهش مي دهد . به علاوه Temporal وهمکارانش دريافتند که کل انرژي احتراق را به KJ 6 در اثر استفاده از باريکه اولي در شکل حلقوي .[36] و باريکه دومی در شکل پروفيل شعاعي يکنواخت با چگالي سوخت مشابه کاهش مي دهد [37] .
اخيراً فرناندز و همکارانش پيشنهاد کردند که استفاده از باريکه هاي کربنی شبه تک انرژي منجر به جفت شدگي بهتر با سوخت DT از پيش فشرده خواهد شد . سپس Honrubia و همکارانش مزایای باريکه يون کربن شبه تک انرژي بوسيله شبيه سازي هاي D 2 را تأييد کردند . در حال حاضر ما از يک ايده جديد FI با استفاده از باريکه دوترونی به عنوان جرقه احتراق به کار مي بريم . دوترونها نه تنها همانند ديگر يونها انرژي مشابهی بجا میگذارند بلکه موجب واکنشهاي همجوشي حرارتی در طول کند شدن ميشوند . بنابراين انرژي احتراق حمل شده بوسيله باريکه دوترونی ميتواند کاهش يابد.
4-2- از دست دادن انرژي و برد دوترونها در سوخت های DT و D3He
4-2-1- از دست دادن انرژي دوترون ها در سوخت های DT و D3He
به طور جداگانه دو نوع سوخت کروي از نوع مخروط هدايت شده DT و D3He با چگالي يکنواخت 300g〖cm〗^(-3) ρ= و دماي سوخت 1Kev = T را در نظر مي گيريم . فرض مي کنيم الکترونها و يونهای زمینه در پلاسما در دماي يکسانی باشند و تعداد یونها در هر سوخت از پيش فشرده شده با تعداد الکتروهای زمینه با هم برابر باشند . سهم توقف الکترونها ، دوترونها ، تریتیوم ها و هلیوم ها ی زمینه ( field ) در پلاسماهای هر دو سوخت به ترتیب در معادلات ا تا 4 آمده است . توجه شود که روابط 1و2 برای هر دو سوخت یکسان است اما روابط 3و4 به ترتیب برای سوخت DT و D3He می باشند .
الف) سهم توقف الکترونها
(dE^(D⁄e))/dx=-(e^4 2πn_e)/E_D .m_D/m_e {[-( 1+m_e/m_D ) 2/√π √(x^(D⁄e) ) e^(-x^(D⁄e) )+ erf⁡( √(x^(D⁄e) ) ) ] 〖lnΛ_De〗⁡〖 +m_e/m_D erf⁡( √(x^(D⁄e) ) )+Θ( x^(D⁄e) )ln⁡( 1.123√(x^(D⁄e) ) )〗
ب)سهم

پایان نامه
Previous Entries منابع پایان نامه ارشد درباره درآمد سرانه، نفت و گاز، تابع تقاضا Next Entries منابع پایان نامه ارشد درباره ظرفيت، توليد، dt)