熔盐快堆U-Pu燃料循环增殖性能分析

发布时间：2021-11-01 16:08

　　熔盐快堆增殖是当前国际上关注的热点,本文基于堆芯结构双流体方案,利用氟化或氯化熔盐中铀钚重金属盐高温下的高溶解度特性,获得熔盐快堆的高增殖。对铀钚燃料循环熔盐快堆的三种可行性熔盐燃料方案（LiF+PuF₄+UF₄、NaF+PuF₄+UF₄和NaCl+PuCl₃+UCl₃）,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）,计算了中子能谱、反应性温度系数。分析了增殖比BR（Breeding Ratio）受反应堆裂变区、增殖区和中子反射层的尺寸影响,熔盐中⁶Li和³⁵Cl同位素丰度对BR的影响,以及BR随运行时间动态变化。计算结果表明:氯盐方案（BR=1.46）与两种氟盐方案（BR≈1.06）相比较,具有更大的增殖能力优势。结合熔盐相图、BR随重金属摩尔浓度变化和BR最大值随熔盐平均工作温度变化曲线... 

【文章来源】：核技术. 2020,43(08)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

有效裂变中子数随中子能量变化

作为核燃料U和Pu的载体，我们选取三种化学稳定性好的LiF、NaF和NaCl盐，相应燃料方案分别为LiF+PuF4+UF4、NaF+PuF4+UF4以及NaCl+PuCl3+UCl3，分别标记为LiF+PuF4、NaF+PuF4以及NaCl+PuCl3。燃料中的239Pu占比很小，熔盐的密度、膨胀系数等物理性质主要由各自的基盐（LiF+UF4、NaF+UF4以及NaCl+UCl3）来决定。基盐中重金属HM摩尔浓度和温度相图如图2所示[18-21]，密度随温度和重金属摩尔浓度变化见图3和图4。结合熔盐相图2，对LiF+PuF4和NaCl+PuCl3两种燃料方案，选取600℃熔点，熔盐平均工作温度选在700℃，预留100℃空间；对熔点较高的NaF+PuF4熔盐，选取700℃熔点，平均工作温度800℃。三种熔盐在各自平均工作温度下的密度和热膨胀系数，见表1。

基盐中重金属HM摩尔浓度和温度相图如图2所示[18-21]，密度随温度和重金属摩尔浓度变化见图3和图4。结合熔盐相图2，对LiF+PuF4和NaCl+PuCl3两种燃料方案，选取600℃熔点，熔盐平均工作温度选在700℃，预留100℃空间；对熔点较高的NaF+PuF4熔盐，选取700℃熔点，平均工作温度800℃。三种熔盐在各自平均工作温度下的密度和热膨胀系数，见表1。图4 熔盐密度随重金属摩尔浓度变化

【参考文献】：
期刊论文
[1]熔盐快堆Th-U燃料循环增殖性能分析[J]. 李冬国,刘桂民.  核技术. 2020(05)
[2]双区氯盐快堆的增殖及嬗变性能分析[J]. 彭一鹏,奚坤,潘登,朱帆.  核安全. 2019(02)
[3]双流体熔盐快堆概念设计可行性研究[J]. 何迅,曾畅,余小权,杜卓奇,拉法叶·马西恩·胡安.  核动力工程. 2019(01)
[4]钍基氯盐快堆燃耗性能分析[J]. 彭一鹏,余呈刚,崔德阳,夏少鹏,朱帆,蔡翔舟,陈金根.  核技术. 2018(07)
[5]快堆的燃料增殖[J]. 徐怠.  高技术通讯. 1998(10)



本文编号：3470401