近期，中科院合肥研究院核能安全所陈志斌课题组在聚变堆真空室内氦冷包层破口事故研究方面取得新进展，研究成果发表在国际聚变领域知名期刊《核聚变》(Nuclear Fusion)上。

　　聚变堆在长期运行条件下，由于高能等离子体与第一壁材料表面的溅射与剥离等作用，会产生钨、铍等微米级金属粉尘。由于吸附氚并且经过高能中子辐照活化，这些粉尘具有很强的放射性。当聚变堆发生真空室内氦冷包层破口事故时，高压氦气进入真空室会产生高度欠膨胀射流，导致沉积在真空室底部的放射性粉尘发生再悬浮与迁移，影响聚变堆的正常运行，可能引发放射性物质的泄露。

　　鉴于此，本研究模拟了聚变堆真空室内氦冷包层破口事故下氦气瞬态流场变化与固定时刻流场下的粉尘迁移轨迹，同时对比了真空室内氦冷包层破口事故与失真空事故流场的差异。结果表明，高压氦气进入真空室会在破口附近形成马赫盘结构，导致真空室内的压力迅速上升，达到压力抑制系统的泄压极限。随着事故的发展，马赫盘持续向破口方向移动，其形状不断缩小，结构数量逐渐增加。与失真空事故相比，真空室内氦冷包层破口事故流场变化更剧烈，具有更高的摩擦速度，引发放射性物质泄漏风险的可能性更大。研究成果可为聚变堆真空室内氦冷包层破口事故下的流场变化及其对放射性粉尘迁移行为的影响研究提供参考。

　　该研究工作得到了国家重点研发计划项目和国家自然科学基金项目的资助和支持。

　　文章链接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-4326/ac7df0

图1欠膨胀射流的结构变化

图2 真空室底面摩擦速度变化

图3 700ms时刻粉尘轨迹