一项新研究指出，聚变堆包层设计不能仅仅依赖平均参数，局部温度梯度的精细考量至关重要。美国橡树岭国家实验室(ORNL)的Jin Whan Bae团队近期在《Nuclear Fusion》上发表成果，他们利用FREDA框架构建的高保真双向耦合模型，首次量化了温度反馈在ARC类托卡马克熔盐包层中对中子学特性的局部影响。
研究发现，尽管温度空间分布的不均匀性对全局氚增殖比(TBR)影响甚微(差异小于0.1%)，但在温度梯度强烈的区域，局部TBR预测值可能出现高达4%的偏差，局部温差偏差可达30K。这30K的差异在极端工况下，可能直接关系到结构材料是否会超出热疲劳限值。研究还通过高保真模型观察到，包层外侧因几何曲率可能引发流体分离并形成非定常旋涡，影响散热效率。
该研究为聚变堆设计提供了重要启示：在概念设计阶段，可采用计算成本较低的均质化模型进行全局参数扫描;但当进入详细工程设计阶段，尤其是评估局部热应力、材料行为及氚提取系统时，必须采用能捕捉精细温度反馈的显式耦合模型，以规避潜在风险。目前，这种高保真模拟计算成本高昂，未来需在精度与效率间取得更好平衡。
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