液态熔盐研究堆应急准备与响应的初步研究

发布时间：2020-06-12 15:18

【摘要】：熔盐堆是一种以液态熔盐为载体、可裂变和易裂变材料为燃料的反应堆。鉴于熔盐堆具有良好的中子经济性、固有安全性、可在线后处理、放射性废物少、可持续发展、防核扩散等优点,熔盐堆被第四代国际核能论坛推荐为第四代先进核能系统的六种堆型之一。TMSR-LF1具有温度负反馈、无堆芯熔化风险、低压运行、无水冷却、覆盖气在线吹扫净化和冗余非能动空气冷却等安全特性,其发生事故的可能性和事故后果的严重程度都小于传统反应堆。但由于不能完全排除TMSR-LF1发生事故的可能性,且国内外并无成熟的熔盐堆应急准备与响应标准,有必要开展TMSR-LF1这一新型反应堆的应急准备与响应的研究。本研究依托中国科学院先导科技专项——钍基熔盐堆核能系统(TMSR)为背景,以2 MWt液态燃料钍基熔盐实验堆为研究对象,开展液态熔盐堆应急准备与响应的初步研究。论文的主要结构和内容为:第一章,绪论。首先介绍熔盐堆事故应急研究的发展状况,介绍并对比了美国和IAEA关于建立反应堆应急准备与响应的方法。第二章,事故分析和应急计划参考事故选取。事故分析是建立反应堆应急准备的基础和前提,其分析结果直接影响到后续应急状态分级、应急行动水平建立和应急计划区划分等。根据2 MWt TMSR-LF1的初步设计,采用确定论方法对进行事故分类,列出始发事件清单,分析各种事故工况下发生放射性释放的可能性,筛选出可能导致放射性释放的事故:燃料盐泄漏、燃料盐覆盖气系统边界泄漏、尾气处理系统失效和冷却盐泄漏。然后通过比较事故对厂房外环境是否产生影响和所产生辐射影响的严重程度,选取燃料盐覆盖气系统边界泄漏事故为TMSR-LF1的应急计划参考事故。第三章,应急计划参考事故辐射后果评价。根据IAEA推荐的源项估计方法,保守估计TMSR-LF1的应急计划参考事故情况下的释放源项。基于建筑物扰流和低风速修正的高斯烟羽模型,使用ARCON96程序估算TMSR-LF1场址范围内的放射性核素浓度分布。计算了事故辐射后果,分析了覆盖气吹扫速率、紧急停堆时间、氚、照射方式和时间等因素对应急计划参考事故辐射后果的影响。根据事故辐射后果对TMSR-LF1进行应急状态分级,分析可得TMSR-LF1至多只需要场区应急准备。第四章,初步建立TMSR-LF1的应急准备与响应。基于TMSR-LF1的应急状态分级,采用IAEA推荐的方法建立了TMSR-LF1的A识别类应急行动水平的初步框架,采用我国现行的应急计划区划分方法,分析得出TMSR-LF1在主体厂房边界以外可以取消应急计划区。最后初步建议了TMSR-LF1应具备的应急组织设计和应急响应能力配置。第五章,总结与展望。总结了本研究所取得的成果以及存在的不足之处,并对未来可能的进一步研究进行了展望。
【图文】：

[23]。图1.1 MSRE反应堆俯视图[20]Figure 1.1 Bird View of MSRE Reactor基于 MSRE 的成功，ORNL 紧接着又提出了熔盐增殖反应堆（Molten SaltBreeder Reactor, MSBR）的概念设计。MSBR 的设计热功率为 2250 MWt，电功率为 1000 MWe，采用 LiF-BeF2-ThF4-UF4作为燃料熔盐，石墨作为慢化剂，，LiF-BeF2作为冷却盐，Hastelloy-N 哈氏合金作为结构材料[24]。由于缺乏支持和经费，MSBR 项目被迫中止于上世纪 70 年代[18]。与 MSBR 同一时期，前苏联展开了熔盐锕系元素再循环与嬗变堆（MoltenSalt Actinide Recycler & Transmuter, MOSART）的研究[25][27]。由于政治环境和切尔诺贝利核事故的影响

MSFR 和 MOSART 的概念图如图 1.2 和图 1.3 所示。图1.2 MSFR概念图[20]Figure 1.2 MSFR Concepts日本也对熔盐增殖堆做了不少研究。上世纪 80 年代，日本提出了加速器熔盐增殖堆（Accelerator Molten-Salt Breeder, AMSB）和熔盐动力反应堆（Molten-SaltPower Reactor FUJI）的基础概念设计，并提出一个由 FUJI 系列反应堆、ASMB和批处理工厂组成的钍基熔盐核能协作系统（Thorium Molten Salt Nuclear EnergySynergetic System, THORIMS-NES）的概念[32]。FUJI 的概念示意图如 1.4 所示。FUJI系列堆采用7LiF-BeF2-ThF4-UF4作为标准燃料熔盐，NaBF4-NaF作为冷却盐，哈氏合金为结构材料[33]。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TL426

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本文编号：2709720