氚燃料循环 0 维系统模型¶

1. 氚循环系统介绍¶

聚变堆氚燃料循环在架构上分为两个高度耦合的系统：内部燃料循环和外部燃料循环。

这是一个处理未燃燃料的高通量、快速闭环回路。其物质流路径如下：

1) 注入 (Fuelling): 循环始于燃料储存与输送系统 (SDS)。高纯 D-T 燃料经由加料系统 (FS) 注入托卡马克真空室 (Plasma) 。

2) 排出 (Exhaust): 在等离子体中，仅有少量燃料发生聚变, 大部分未燃燃料、聚变产物（氦灰）及杂质被引导至偏滤器 (Divertor) 区域。

3) 泵送 (Pumping): 真空泵系统 (Pump_System) 将这些排出的高温废气抽出。

4) 净化 (TEP): 废气被送至托卡马克排气处理系统 (TEP)。TEP 在此进行关键的化学净化，以从杂质（如氚化水 Q2O 和氚化甲烷 CQ4）中回收氢同位素。

5) 分离 (ISS): 净化后的氢同位素 (Q2) 混合气流被送至内部同位素分离系统 (I-ISS)，通常通过低温精馏技术进行同位素分离。

6) 回流 (Return): 最终，分离出的高纯度 D2 和 T2 燃料被送回 SDS，实现燃料的再循环，完成内部闭环。

这是一个负责生产新燃料以实现氚自持的低通量、慢速回路。其物质流路径如下：

1) 增殖 (Breeding): 聚变产生的高能中子进入增殖包层 (Blanket)，与包层中的锂 (Li) 发生核反应以增殖新的氚。

2) 提取 (Extraction): 新生的氚通过增殖剂氚提取系统 (TES) 从包层材料中移出。

3) 泄漏与净化 (Permeation & Purification): 与此同时，少量氚会不可避免地渗透进入冷却剂回路 (CL) 。冷却剂净化系统 (CPS) 负责从冷却剂中捕获并回收这部分渗透的氚。

4) 汇集与分离 (Collection & Separation): 来自 TES 的富氚流（例如，固态包层的氦气吹扫气或液态包层的渗透器产气）与来自 CPS 的回收氚流汇合，一同被输送至外部同位素分离系统 (O-ISS) 进行提纯。

5) 补充 (Replenish): O-ISS 将氦气及其他杂质去除后，把高纯度氚送入 SDS，补充到主燃料循环中，完成全厂的燃料闭环。

TRICYS 的核心是一个氚燃料循环 0 维系统模型，该模型将聚变堆的氚燃料循环系统抽象为一系列相互连接的子系统，每个子系统代表实际工厂中的一个关键功能模块。

0 维模型意味着我们关注的是系统级的物质流动和库存变化，而不是详细的空间分布。这种建模方法特别适合用于：

模型缩写 (Abbreviation)	中文全称 (Chinese Full Name)	英文全称 (English Full Name)
`Plasma`	等离子体	Plasma
`Fueling_System`	燃料注入系统	Fueling System
`Pump_System`	真空泵系统	Vacuum Pumping System
`TEP_FEP`	托卡马克排气处理 - 前端	Tokamak Exhaust Processing - Front-End Processing
`TEP_IP`	托卡马克排气处理 - 中间处理	Tokamak Exhaust Processing - Intermediate Processing
`TEP_FCU`	托卡马克排气处理 - 最终净化单元	Tokamak Exhaust Processing - Final Cleanup Unit
`I_ISS`	内部同位素分离系统	Inner Isotope Separation System
`SDS`	储存与输送系统	Storage and Delivery System
`Blanket`	增殖包层	Breeding Blanket
`TES`	氚提取系统	Tritium Extraction System
`O_ISS`	外部同位素分离系统	Outer Isotope Separation System
`FW`	第一壁	First Wall
`DIV`	偏滤器	Divertor
`Coolant_Pipe`	冷却剂回路	Coolant Pipe
`CPS`	冷却剂净化系统	Coolant Purification System
`WDS`	水去氚系统	Water Detritiation System