氯盐和氟盐快堆增殖特性研究

发布时间：2021-03-26 11:03

　　熔盐快堆具有燃料增殖、核废料嬗变和固有安全性等方面的突出优点,是目前备受关注的第四代先进核能系统唯一使用液态燃料的核反应堆。熔盐快堆通常选用液态氟盐或氯盐作为燃料载体盐和冷却剂,高增殖特性是其主要特征参数之一。基于双流体熔盐堆堆芯结构,采用基于反应堆安全分析和设计的综合性模拟程序SCALE（Standardized Computer Analyses for Licensing Evaluation）对两种氟盐快堆和一种氯盐快堆在同一重金属溶解度下的U-Pu燃料增殖比进行模拟计算,对不同增殖层和反射层下的增殖比进行了模拟分析,并分析了氯盐快堆在增殖层和反射层变化时,裂变区和增殖区中子能谱的变化情况。结果表明:在相同温度、相同摩尔比下,氯盐快堆比氟盐快堆具有更高的U-Pu燃料增殖比;氯盐快堆的增殖比随着增殖层和反射层厚度的增加而增加,但是增殖比的增长速率有所减弱;氟盐快堆的增殖层在厚度尺寸较小时,其变化对增殖比有较小影响,当厚度増至60 cm时,增殖层厚度尺寸的变化几乎对增殖比没有影响;氟盐快堆的反射层尺寸的变化对增殖比没有影响;增殖层和反射层厚度的改变不影响堆芯临界状态和裂变区中子能谱... 

【文章来源】：核技术. 2020,43(04)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

有效裂变中子数和中子能量关系

增殖堆增殖比与反应堆的几何尺寸相关，即主要与燃料裂变区和增殖层尺寸相关，随着反应堆几何尺寸的增大而增大，但需要在几何尺寸、反应堆功率与增殖比间寻求平衡。本文基于熔盐嬗变堆（Molten Salt Actinide Recycler and Transmuter,MOSART）堆芯结构，选用优化后的几何结构尺寸进行反应堆的增殖性能模拟分析，堆芯几何结构如图2所示。堆芯从内到外依次为裂变区、隔离层、增殖层、反射层、吸收层、外壳，采用双流结构，裂变熔盐从底部进入、顶部流出；增殖熔盐由外壳侧面进出。用于反应堆功率控制的12根控制棒均匀分布于距反应堆中心轴100 cm的圆周上，反应堆具体组成材料及尺寸见表1。表1中裂变区和增殖层的熔盐密度后续介绍，增殖层和反射层尺寸后续根据模拟结果选取优化尺寸。

当熔盐快堆的裂变区高度和直径均为260 cm，隔离层、反射层、吸收层和外壳的厚度分别为1 cm、5 cm、30 cm和3 cm时，在临界状态下，改变增殖层的厚度，计算不同增殖层尺寸下的增殖比。图3(a）为增殖层尺寸从10 cm逐渐增至120 cm时，所对应增殖比的变化。由图3(a）可以看出，NaCl作为基盐的熔盐快堆，增殖比随着增殖层的增加而增大，但是增幅逐渐减小，当增殖层厚度小于40 cm时，氯盐快堆的增殖比小于氟盐快堆；当增殖层厚度大于40 cm时，氯盐快堆的增殖比大于氟盐快堆；NaF和LiF分别作为基盐的熔盐快堆，当增殖层小于60 cm时，其增殖比随着增殖层的增加略有增加，当增殖层大于60 cm时，氟盐快堆的增殖比不受增殖层尺寸的影响。当增殖层小于40 cm时，NaCl熔盐快堆增殖比最小，LiF熔盐快堆的增殖比最大；当增殖层大于40 cm时，NaF熔盐快堆增殖比最小，NaCl熔盐快堆的增殖比最大。


本文编号：3101474