方管流道内低流速液态铅锂MHD效应实验研究

【摘要】液态增殖剂包层是当前国际上包层概念设计和发展的重要候选方案之一。在液态增殖剂包层内,液态金属处于强磁场环境下,当其流动时,必定导致磁流体动力学(MHD:Magnetohydrodynamics)效应,从而影响液态金属流体的流动特性,增加流动阻力。因此,进行液态金属MHD压降和传热等相关课题的实验研究,对聚变堆液态包层设计有重要意义。而液态金属热工水力测量技术对液态金属MHD实验至关重要。由FDS团队自主研制的中国多功能液态铅锂实验回路DRAGON-IV,为聚变堆液态铅锂包层关键技术研究提供了重要实验平台。其中MHD实验段用于研究液态铅锂的MHD效应,以及液态铅锂的流场分布、湍流特性等,其对于研究MHD效具和传热等相关课题都有重要意义。在本论文中,根据国际热核实验反应堆实验测试包层模块(ITER-TBM)设计参数,并结合中国多功能液态铅锂实验回路DRAGON-IV的MHD实验段特点,设计了方管实验段,和详细的测量方案,并开展了实验。本实验研究了液态铅锂在简单方管内磁场均匀段MHD效应压降变化规律,测量了低流速(0-0.077m/s)、不同磁场强度(1.1T、1.57T、1.74T、1.88T)下的MHD压降值。将实验测量结果与理论计算值、MTC模拟值进行对比分析,结果表明,测量值的变化趋势与理论计算结果较吻合,与MTC计算值也吻合较好。从而验证了350℃C高温、强磁场(1.1T-1.88T)、强腐蚀环境和低流速式况下液态铅锂压降测量技术的可行性,为未来更复杂实验段的MHD实验研究提供了技术支持,同时,也验证了MTC软件计算的准确性。
【作者】叶竞；
【导师】咸春宇；朱志强；
【作者基本信息】中国科学技术大学，核能科学与工程，2014，硕士
【关键词】液态铅锂包层；DRAGON-Ⅳ回路；MHD效应；压降；

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