在线加钚模式下钍基熔盐堆燃料自持性能研究
发布时间：2021-06-22 06:09
熔盐堆是第四代先进核能系统中六种堆型之一,也是唯一的液态燃料堆型,其在固有安全性、防核扩散、中子经济性和燃料循环等方面具有突出优势。熔盐堆是公认利用钍资源的最佳堆型,进行熔盐堆的钍铀循环研究,对解决核燃料长期供应和降低乏燃料处理量等都有重要作用。目前,熔盐堆的钍铀循环研究主要集中在两种处理模式上:（1）在线处理分离中子毒物并回收燃料和载体盐,实现钍铀燃料的最佳增殖效果。但该模式的钍铀增殖能力过度依赖于在线后处理技术,而该技术需要较长的研发投入,短时间难以实现。（2）一次通过模式。通常采用钍燃料混合低富集铀或反应堆级钚启堆,采用在线补充低富集铀或钚燃料的方式维持反应性平衡,在寿期末一次卸载乏燃料,乏燃料可地质处置或进行批处理回收。该模式技术较成熟,启堆燃料可获得,但燃料的转化比较低,与压水堆一次通过相当,属于熔盐堆钍铀循环初步利用阶段。本论文提出一种在线添钚模式下的燃料可持续循环模式:采用233U/Th启堆,通过在线加钚补充反应性并同时实现堆内233U的自持,在寿期末通过氟化挥发、减压蒸馏和电化学法等技术回收铀、钍和载体盐;回收的燃料以同样的方...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球人均电力消耗（1990-2017）[1]
第1章引言3反应堆型、设计出不同的燃料循环方式，现有的铀资源将难以为继。裂变核能燃料可以分为两类：铀基燃料和钍基燃料，目前商业应用的核电基本都是使用铀基燃料。铀基燃料是由天然铀经过工厂富集而来[8]。2016年经济合作与发展组织核能机构（OECDNEA）和IAEA联合发布了《2016年铀：资源、生产和需求》[9]红皮书，目前探测到的开采成本低于US$260/kgU的铀资源仅有764.16万吨。按照2014年全球对核能的需求来计算，铀资源最多还可以使用约135年。图1.2已探测到的铀资源（部分国家）Figure1.2Detecteduraniumresources(somecountries)和铀资源相比，自然界中的钍资源储量丰富而且主要以232Th的形势存在，据估计目前的钍资源储量大约是铀资源的3-5倍[9]。我国是钍资源大国，目前已探明的储量大于10万吨。因此，研发出新的反应堆技术和燃料循环方式以利用储量丰富的钍资源，是核能持续发展的关键问题之一。图1.3全球已探明的钍资源分布[10]Figure1.3Globaldistributionofthoriumresources
第1章引言3反应堆型、设计出不同的燃料循环方式，现有的铀资源将难以为继。裂变核能燃料可以分为两类：铀基燃料和钍基燃料，目前商业应用的核电基本都是使用铀基燃料。铀基燃料是由天然铀经过工厂富集而来[8]。2016年经济合作与发展组织核能机构（OECDNEA）和IAEA联合发布了《2016年铀：资源、生产和需求》[9]红皮书，目前探测到的开采成本低于US$260/kgU的铀资源仅有764.16万吨。按照2014年全球对核能的需求来计算，铀资源最多还可以使用约135年。图1.2已探测到的铀资源（部分国家）Figure1.2Detecteduraniumresources(somecountries)和铀资源相比，自然界中的钍资源储量丰富而且主要以232Th的形势存在，据估计目前的钍资源储量大约是铀资源的3-5倍[9]。我国是钍资源大国，目前已探明的储量大于10万吨。因此，研发出新的反应堆技术和燃料循环方式以利用储量丰富的钍资源，是核能持续发展的关键问题之一。图1.3全球已探明的钍资源分布[10]Figure1.3Globaldistributionofthoriumresources
【参考文献】：
期刊论文
[1]核能综合利用研究现状与展望[J]. 王建强,戴志敏,徐洪杰. 中国科学院院刊. 2019(04)
[2]钍基熔盐堆和核能综合利用[J]. 徐洪杰,戴志敏,蔡翔舟,王建强. 现代物理知识. 2018(04)
[3]基于SCALE的熔盐堆添料与后处理系统分析程序开发及验证[J]. 余呈刚,邹春燕,伍建辉,蔡翔舟,陈金根. 原子能科学技术. 2018(12)
[4]Transition toward thorium fuel cycle in a molten salt reactor by using plutonium[J]. De-Yang Cui,Shao-Peng Xia,Xiao-Xiao Li,Xiang-Zhou Cai,Jin-Gen Chen. Nuclear Science and Techniques. 2017(10)
[5]以氟利昂-11为介质离心分离碳和氯同位素[J]. 裴根,周明胜,姜东君. 同位素. 2017(02)
[6]钍基熔盐堆核能系统[J]. 蔡翔舟,戴志敏,徐洪杰. 物理. 2016(09)
[7]国外钍资源核能开发利用策略研究及对我国的启示[J]. 张锐平,汪永平,张雪. 核科学与工程. 2011(04)
[8]高丰度 6Li 的电磁同位素分离[J]. 林治洲,田玉峰,苏克勤,王丽琴. 同位素. 1998(01)
博士论文
[1]熔盐堆利用富集铀/钚燃料启动建立钍铀循环运行模式的研究[D]. 崔德阳.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2017
[2]基于能谱分区的熔盐堆Th-U燃料增殖性能研究[D]. 李光超.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2017
[3]氟盐冷却球床高温堆钍利用研究[D]. 朱贵凤.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2015
硕士论文
[1]钍基氯盐快堆燃耗性能研究[D]. 彭一鹏.中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所) 2018
本文编号：3242288
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球人均电力消耗（1990-2017）[1]
第1章引言3反应堆型、设计出不同的燃料循环方式，现有的铀资源将难以为继。裂变核能燃料可以分为两类：铀基燃料和钍基燃料，目前商业应用的核电基本都是使用铀基燃料。铀基燃料是由天然铀经过工厂富集而来[8]。2016年经济合作与发展组织核能机构（OECDNEA）和IAEA联合发布了《2016年铀：资源、生产和需求》[9]红皮书，目前探测到的开采成本低于US$260/kgU的铀资源仅有764.16万吨。按照2014年全球对核能的需求来计算，铀资源最多还可以使用约135年。图1.2已探测到的铀资源（部分国家）Figure1.2Detecteduraniumresources(somecountries)和铀资源相比，自然界中的钍资源储量丰富而且主要以232Th的形势存在，据估计目前的钍资源储量大约是铀资源的3-5倍[9]。我国是钍资源大国，目前已探明的储量大于10万吨。因此，研发出新的反应堆技术和燃料循环方式以利用储量丰富的钍资源，是核能持续发展的关键问题之一。图1.3全球已探明的钍资源分布[10]Figure1.3Globaldistributionofthoriumresources
第1章引言3反应堆型、设计出不同的燃料循环方式，现有的铀资源将难以为继。裂变核能燃料可以分为两类：铀基燃料和钍基燃料，目前商业应用的核电基本都是使用铀基燃料。铀基燃料是由天然铀经过工厂富集而来[8]。2016年经济合作与发展组织核能机构（OECDNEA）和IAEA联合发布了《2016年铀：资源、生产和需求》[9]红皮书，目前探测到的开采成本低于US$260/kgU的铀资源仅有764.16万吨。按照2014年全球对核能的需求来计算，铀资源最多还可以使用约135年。图1.2已探测到的铀资源（部分国家）Figure1.2Detecteduraniumresources(somecountries)和铀资源相比，自然界中的钍资源储量丰富而且主要以232Th的形势存在，据估计目前的钍资源储量大约是铀资源的3-5倍[9]。我国是钍资源大国，目前已探明的储量大于10万吨。因此，研发出新的反应堆技术和燃料循环方式以利用储量丰富的钍资源，是核能持续发展的关键问题之一。图1.3全球已探明的钍资源分布[10]Figure1.3Globaldistributionofthoriumresources
【参考文献】：
期刊论文
[1]核能综合利用研究现状与展望[J]. 王建强,戴志敏,徐洪杰. 中国科学院院刊. 2019(04)
[2]钍基熔盐堆和核能综合利用[J]. 徐洪杰,戴志敏,蔡翔舟,王建强. 现代物理知识. 2018(04)
[3]基于SCALE的熔盐堆添料与后处理系统分析程序开发及验证[J]. 余呈刚,邹春燕,伍建辉,蔡翔舟,陈金根. 原子能科学技术. 2018(12)
[4]Transition toward thorium fuel cycle in a molten salt reactor by using plutonium[J]. De-Yang Cui,Shao-Peng Xia,Xiao-Xiao Li,Xiang-Zhou Cai,Jin-Gen Chen. Nuclear Science and Techniques. 2017(10)
[5]以氟利昂-11为介质离心分离碳和氯同位素[J]. 裴根,周明胜,姜东君. 同位素. 2017(02)
[6]钍基熔盐堆核能系统[J]. 蔡翔舟,戴志敏,徐洪杰. 物理. 2016(09)
[7]国外钍资源核能开发利用策略研究及对我国的启示[J]. 张锐平,汪永平,张雪. 核科学与工程. 2011(04)
[8]高丰度 6Li 的电磁同位素分离[J]. 林治洲,田玉峰,苏克勤,王丽琴. 同位素. 1998(01)
博士论文
[1]熔盐堆利用富集铀/钚燃料启动建立钍铀循环运行模式的研究[D]. 崔德阳.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2017
[2]基于能谱分区的熔盐堆Th-U燃料增殖性能研究[D]. 李光超.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2017
[3]氟盐冷却球床高温堆钍利用研究[D]. 朱贵凤.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2015
硕士论文
[1]钍基氯盐快堆燃耗性能研究[D]. 彭一鹏.中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所) 2018
本文编号：3242288
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