压水堆嬗变MA对温度系数的影响

发布时间：2020-05-21 07:43

【摘要】：随着核能的不断发展,乏燃料的后处理日益成为影响核电实现可持续发展的关键技术之一。在核电厂运行期间所产生的乏燃料中,有些长寿命裂变产物与次锕系核素(MinorActinide,MA)具有很长的半衰期,对环境有较大的危害。中子嬗变技术将长寿命核素通过一定的方式在反应堆中辐照,将MA转化成稳定或短寿命核素,或者是一些虽有高放射性但是使用价值较高的核素。这种处理MA的方式是目前最有效的方法之一。我们经过调研与论证之后选择技术最成熟,在运机组数量与在建机组数量最多的压水堆进行嬗变研究。基于课题组先前的研究成果,在嬗变方案的选择上,我们选择在可燃毒物棒中加载MA进行研究,并设计了三种MA的装载方案。方案一,减少可燃毒物厚度,然后用MA镀层填充减少的可燃毒物;方案二,在可燃毒物棒的水隙中添加MA镀层;方案三,将可燃毒物与MA核素以不同的比例均匀混合。我们在不同的方案与添加量下计算研究压水堆嬗变MA对堆芯物理特性的影响。分别在三种方案下,计算研究了MA核素对堆芯温度系数的扰动,并且计算了不同装载量下keff随温度的变化,基于计算深入分析了 MA对温度系数的影响,结果显示MA的加载改善了堆芯温度系数。为了研究温度对堆芯的影响,首先用NJOY99制作了需要的温度点下的核素截面文件,所得到截面文件格式MCNP程序可以直接调用。使用SCALE程序完成燃耗相关计算,在三种方案下计算反应堆的堆芯寿期,并分别在不同的装载量下计算堆芯寿期,分析了MA对堆芯寿期的影响,结果显示MA的加载使堆芯寿期有所缩短,并且装载量越大,堆芯寿期缩减越多。最后计算了 MA核素在热堆中的嬗变率以及嬗变之后产生的核素,结果显示在毒物棒中MA嬗变率可观,并且生成核素中大部分为Pu-240与半衰期很短的核素,基本上没有生成半衰期很长的产物。综合考虑以上的研究,本文得出主要结论有以下几点:一,MA的加载改善了堆芯燃料温度系数与慢化剂温度系数。二,MA的加载会缩短堆芯寿期。三,在热堆中MA的嬗变情况良好,并且产生核素放射性毒性较低。四,综合考虑我们认为压水堆嬗变MA有较好的研究价值。本研究有以下几个创新点:一,研究提出了新的MA嬗变方案。二,在不同装载方案下研究了堆芯寿期与温度系数随MA装载量的变化。三,研究了在不同装载量与装载方案下核素的嬗变率与嬗变产物。
【图文】：

0逡逑我们分别用ＳＣＡＬＥ程序与ＭＣＮＰ程序建立了一个典型的压水堆堆芯，，其结逡逑构如图２－３所示。逡逑ｍｓｍ逡逑＾￡Ｓ￡ｅ＊逦．逡逑画芑W栥楾曑跑逡逑WWWW画W歐廔，逡逑霸件逡逑？逦｜｜＾x几籶}度２邋４。／。燃料织件逡逑ｇｐｐ酬V桑穑纾蓿纾纾穑穑辏穑酰颍�：．．逦＿逡逑~J逦pc逦件逡逑龆：鹏；１邋

本文编号：2673940