短半衰期核素平衡浓度法测燃耗

发布时间：2020-10-15 05:11

　　燃耗信任制的应用使得在乏燃料的临界安全分析中考虑燃料辐照后所带来的反应性降低的影响,从而有效的提高乏燃料的贮存、运行的安全性与经济性。然而无论在怎样的乏燃料管理系统中应用燃耗信任制都必须要核实乏燃料的燃耗,这也就使得燃耗测量技术成为燃耗信任制中必不可少的一项关键技术。目前为止人们开发出了多种不同特点和用途的燃耗测量方法,本论文基于燃耗测量方法中应用最为广泛的γ谱法进行了拓展研究。鉴于采用长半衰期核素作为燃耗测量的标识核素的方法会受辐照历史的影响,采用短半衰期核素作为燃耗测量的标识核素的方法操作较为复杂,本文提出了一种适用范围更广的燃耗测量方法——基于短半衰期核素平衡浓度值求解燃耗。该方法通过将待测乏燃料放入堆内再次辐照一定时间或是待测燃料在卸料前保持恒定中子通量运行一段时间以使得短半衰期标识核素建立浓度平衡。文中针对燃耗富集度的不同而考虑了 239Pu对标识核素的贡献量,并推导了通过标识核素求解燃耗的相应公式。为了寻找满足该燃耗测量方法的标识核素,本文基于半衰期时长、母核特性、特征γ的能量与分支比等限制条件对ORIGEN模拟结果中的上百种裂变核素进行分析并筛选出了六种候选标识核素88Kr(2.84h)、91Sr(9.93h)、92Sr(2.66h)、133I(20.83h)、135I(6.58 h)、142La(1.52h)。为了进一步验证燃耗测量实验中不同富集度、不同燃耗深度的乏燃料γ测量谱中能否出现标识核素的特征γ峰。本文首先通过模拟谱和实际γ测量谱进行对比分析,验证了本文的数据处理程序与模型的合理性。并对乏燃料辐照前后分别冷却不同时间的情况进行了模拟,结果表明乏燃料辐照前的冷却时间不影响标识核素的平衡浓度,且从模拟γ谱中可知当乏燃料辐照后冷却标识核素的1-4倍半衰期时长,标识核素能出现明显可观测的特征峰,进而表明在实验过程中这一冷却区间适合进行γ谱的测量。最后通过六种标识核素求解得到的不同实验条件下测得的燃耗值,HEU与LEU乏燃料的燃耗计算结果均与理论值吻合。且在不考虑探测效率、自吸收的情景下得到燃耗值与理论值偏差为～3%,从而验证了使用这些新标识核素求解燃耗的可行性。
【学位单位】：中国工程物理研究院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TL24
【部分图文】：

燃耗,测量方法

图１．１各燃耗测量方法之间的联系??１．１．１．１破坏性燃耗測量??破坏性燃耗测量通常是将待测样品进行化学溶解，然后使用质谱仪、ａ谱仪、Ｐ谱??仪、Ｙ谱仪、分光光度计等测量设备对燃料组件中某种核素的含量或是活度以及多种核??素的含量或是活度的比值进行分析而确定燃耗。该方法虽然具有测量直接性的优势，但??由于其测量周期相对较长，测量过程中操作复杂且对测量环境要求高等局限性而通常被??用于乏燃料测量中的一种补充测量方式。??１．１．１．２非破坏性燃耗測量??非破坏性燃耗测量通常是以乏燃料中放出的Ｙ射线或是中子为信息载体进行燃耗分??

乏燃料,浓度,规律,平衡浓度

短半衰期核素平衡浓度法测燃耗??的乏燃料在恒定中子通量条件下再次辐照一定时间，使得乏燃料中某些特定短半素能够在当前中子通量条件下建立浓度平衡。随后卸料冷却并对乏燃料进行Ｙ分析，结合停堆冷却时间、探测效率、自吸收等参数的计算，反推得到短半衰核素在卸料前建立的平衡浓度，最后通过这些核素的平衡浓度与剩余２３５Ｕ含关系求解得到乏燃料中剩余的２３５Ｕ的量，结合乏燃料的初始富集度而求得其耗值。采用本论文方法测量燃耗时，某些特定短半衰期核素浓度的变化规律可由示。??浓度??

耦合关系,重核,初始富集