核聚变100问(96)：聚变堆的氚工厂是如何设计的？

主要观点总结

本文主要介绍了可控核聚变中的氚工厂的重要性和设计细节。氚工厂在核聚变装置中承担实现“氚自持”循环中精细、高效、安全处理氚的功能。我国已开展氚工厂系统的详细概念设计，并完成了国内首次克量级氚循环工艺验证试验，氚回收效率达到99.7%。文章还详细介绍了ITER和CFETR的氚工厂设计，包括燃料循环主回路和排出物处理回路等。

关键观点总结

关键观点1: 氚工厂的重要性

在核聚变装置中，氚工厂负责实现“氚自持”循环，承担精细、高效、安全处理氚的功能，如同聚变反应堆的“燃料供应+废弃物处理”车间。

关键观点2: 氚工厂的设计挑战

由于聚变堆的氚燃烧率非常低，大量未经燃烧的、含杂质的氘氚燃料混合气体需要通过氚工厂进行提纯处理。设计氚工厂的目的是解决聚变燃料供应问题。

关键观点3: ITER的氚工厂设计

ITER的燃料循环系统采用包括燃料循环主回路和排出物处理回路的二回路设计。包括SDS、LTS、FS、ANS等系统，用于燃料存储、输送、表征和计量，以及排灰气处理和废气排放等。

关键观点4: CFETR的氚工厂设计

CFETR采用了包括内燃料循环和外燃料循环的三环路设计。包括托卡马克排灰气处理系统、氢同位素分离系统、燃料存储与输送系统和分析控制系统等。

关键观点5: 氚工厂设计的安全考量

为了保证工作人员的安全，设计了包括手套箱除氚系统（GDS）、空气除氚系统（ADS）等在内的氚安全包容系统。