锕系可燃毒物板状燃料组件燃耗特性研究

发布时间：2021-07-26 20:25

　　为研究锕系可燃毒物在板状燃料组件的燃耗特性和延长寿期的适用性,本研究以不同富集度的板状燃料为对象,计算分析了相同初始组件无限增殖因数(k_inf)情况下的锕系可燃毒物装载量、燃耗深度、²³⁵U利用率等。结果表明,在低富集度（4%～7%）情况下,240Pu可燃毒物在寿期内表现出较好的转换效应,²³⁵U利用率高,可起到延长堆芯寿期的作用;在中等富集度（25%～40%）情况下,240Pu可燃毒物的转换效应减弱,而²³¹Pa可燃毒物表现出较好的转换效应;在高富集度（70%～97%）情况下,²³¹Pa可燃毒物的转换效应减弱,但含²³¹Pa组件的²³⁵U利用率和达到的燃耗深度在所选锕系核素中最大;240Pu可作为长寿期低富集度燃料可燃毒物的选择,²³¹Pa可作为长寿期中等、高富集度燃料可燃毒物的选择。 

【文章来源】：核动力工程. 2020,41(03)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

不同燃料富集度下中子能谱

231Pa俘获中子后生成232Pa,232Pa的半衰期31.5 h，经β衰变后生成232U,232U的热中子俘获截面和裂变截面极为相近（图6），既能俘获中子生成易裂变核素233U，又能裂变补偿反应性，是一种可裂变核素[14]。231Pa的转换效应高，这为含231Pa的组件实现高燃耗提供了可能性。在低燃料富集度时，寿期较短，232Pa的衰变需要时间，寿期内生成的233U含量少，对反应性的补充较弱，231Pa的增殖效应未表现出来，231Pa更多的是作为中子吸收体；随着燃料富集度的增加，组件所能达到的燃耗深度和寿期增加，在组件寿期内，231Pa转换成的233U变多，反应性明显增加，含231Pa的组件所能达到的燃耗深度要大于不含可燃毒物组件所能达到的燃耗深度，延长堆芯寿期；当燃料富集度继续增加，随着中子能谱的进一步硬化，231Pa和232U的中子俘获截面减小，231Pa转换成233U的周期延长，231Pa的增殖效应减弱，在寿期内未表现出增殖效应，但寿期末反应性惩罚较小。同时，231Pa和232U适度的中子吸收截面使组件在整个燃耗过程中反应性的波动较为平缓，231Pa的共振吸收截面较大，燃料中加入231Pa后，使组件的慢化剂温度系数和燃料温度系数仍能保持在负值。所以在整个燃料富集度区间，组件中含231Pa的份额相对较少，达到的燃耗深度较大，燃耗过程中235U的利用率高。4 结论

高富集度组件含不同锕系核素下组件无限增殖因数随燃耗变化曲线

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3304308