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聚变包层是聚变堆实现氚自持和能量转换的关键核心部件。作为中国聚变工程实验堆(CFETR)三个候选包层概念之一的水冷固态陶瓷包层(WCCB)拟采用纯Be球床和不同直径比的两元Li2TO3/Be12Ti混合增殖球床分区布置以满足中子倍增和氚增殖要求,并使用低压氦气(混有0.1%的H2)将所产生的氚吹扫带出。氦气的吹扫压降将直接影响包层氚吹扫系统的设计,球床中载氚氦气的流动特性也将决定着氚的分布与提取效率,准确把握氦气在球床中的流动特性也是进一步开展球床内氚输运分析的基础。为获得CFETR水冷固态包层球床中的详细的流动特性,本文针对WCCB增殖球床设计特点,开展了氚吹扫氦气在增殖球床中流动特性的数值模拟研究和实验研究。数值模拟方面,采用DEM-CFD耦合方法首先对一元球床进行了流动特性分析,验证了方法的可行性并比较了不同接触点处理方式对球床压降计算结果的影响。继而基于验证后的DEM-CFD方法建立了满足中子学要求的两元混合增殖球床,主要分析了粒径比为6:1和7:1的两元球床的流动特性,包括孔隙率分布、速度分布和压力分布,重点分析了不同尺寸比和填充率下两元球床的压降,得到了球床中氦气的详细流动特性。实验方面,设计了氚吹扫模拟实验装置,并进行了压降测量初步实验。氚吹扫模拟实验装置包括氦气循环加热系统以及球床实验段,其中氦气循环加热系统主要用于提供一定流量、压力和温度的氦气,由真空抽气系统、气路循环系统、冷却与加热系统、数据测量采集控制系统、阀门与管路系统组成;球床实验段主要用于球床的流动阻力等参数的测量。该套实验装置可测量在不同温度、不同入口压力、不同速度、不同直径比和不同填充率下氦气的吹扫压降,能为未来的氚循环提取系统设计提供数据基础。冷态压降初步测量实验实测定了不同粒径(1mm、2mm和5mm)的一元球床以及两元混合球床(3mm和5mm)的压降,验证了实验装置控制系统和测量系统的有效性和准确性,为下一轮热态实验的进行提供了一定保证。经数值模拟和实验研究得到的氦气在球床中的流动特性如速度分布和压降等将为水冷固态增殖包层的结构设计、氚吹扫提取效率研究、包层氚吹扫系统设计等提供重要参考。