June2023NuclearFusiandPlasmaPhysics2023年6月Vol.43,No.2第43卷第2期子体物理核聚变与等离文章编号：0254-6086(2023)02-0169-06D0I:10.16568/j.0254-6086.202302008气体注入系统的检漏系统中氙监测支路进气量的数值模拟及结构优化郝郁，黄向玫，刘熙罡，李波，李伟”(核工业西南物理研究院，成都610041)摘要：利用计算流体力学分析软件ANSYSCFX，对气体注入系统的检漏系统中氛监测支路气体流量进行了数值模拟，发现在支管管径1/2in且与主管夹角成90°的情况下，当主路流量为33m3h-时，支管进气量只有0.2354m²-h-1，不满足0.36~3.6m²h-"的设计要求。采取改变支管与主管之间的夹角和增大支管管径两种方式对支路结构进行了优化。优化后的结果显示，将支管内半径增大至6.9mm以上或减小支管与主管的夹角至30°以下均可使检漏管路满足各工况下的进气量要求。关键词：数值模拟；ANSYSCFX；支管进气量；结构优化中图分类号：TL62*6文献标志码：A1引言ITER计划旨在建造世界上第一座聚变反应实验堆，以验证磁约束受控核聚变的工程可行性和解决关键技术问题。其中，气体注入系统(GIS)负责向真空室、弹丸注入系统、中性束系统提供燃料气体和杂质气体，以满足等离子体实验运行、壁处理、放电终止和辐射冷却等需求[。GIS由三个子系统组成，分别是气体分配系统(GDS)、气体加料系统(GFS)和聚变功率关闭系统(FPSS)。其中GDS将来自氙工厂的气体经由专用的供气管分配至各加料阀门箱、弹丸注入阀门箱以及中性束阀门箱等。GDS需要输送含氙的燃料气体，而氙具有放射性，其泄漏会对人员安全造成危害，因此在ITER装置运行期间必须对含氙的供气管道进行泄漏监测。GIS设计有专门的检漏系统，在装置运行期间对氢同位素泄漏以及压力异常事件进行实时监测。根据氙安全防护的要求，含氙的供气管道需要设计二次包容层，以提高系统的安全性。GIS气体分配系统的所有供气管道由一根包容管包容起来，供气管和包容管之间的夹层空间内充入低于环境压力的氮气并维持连续流动。氙监测支路与汇集管道的夹层空间连通，对夹层空间的气体进行连续采样。如果含氙供气管道发生泄漏，泄漏出的氙在夹层空间内随着氮气流动并经过氙监测支路而被探测到。根据氙监测器件的技术指标，氙监测支路的流量需满足一定要求。本文对氙监测支路的进气流量进行了数值模拟并进行了结构优化，使其在不同工况下均能满足进气流量要求。2氙监测支路概述2.1氙监测器件的选择气体中氙的测量方法可以分为两类：1）在...
