小型模块化增殖焚烧型快堆的钍铀循环性能研究
发布时间：2021-11-29 07:46
为了实现核能的可持续发展,需要解决核燃料长期稳定供应问题,提高核燃料利用率,减少核废料产生,且满足核不扩散要求。小型模块化增殖焚烧型（Breed and Burn,B&B）快堆在装料上有着较高的灵活性、较好的中子经济性、较长的寿期和较佳的防核扩散性能,可以增殖易裂变核燃料并嬗变长寿命超铀核废料（LEU）,解决核电发展过程中前端核燃料供给、后端乏燃料处理的问题,满足核能可持续发展的需求。本文基于这种增殖焚烧型的小型模块化快堆,系统分析了其增殖、嬗变性能以及多代堆的演化,并对其核废料管理方案和防核扩散性能进行了评估。为了研究钍铀、铀钚燃料循环在这种双区结构的（内层燃烧区、外层增殖区）小型模块化B&B模式快堆上的增殖性能,本文首先选取了三种装料模式（即纯钍铀燃料循环U3-Th:燃烧区混合装置U3和Th,增殖区仅装载Th;混合燃料循环U5-Th:燃烧区装载低富集铀,增殖区仅装载Th;纯铀钚燃料循环U5-DU:燃烧区装载低富集铀,增殖区装载贫铀DU）,并对其燃耗演化进行分析。结果表明:U3-Th和U5-DU装料模式在这种B&B模式的小型模块化快堆上可以实现自持燃烧;U5-...
【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】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
U-233、U-235和Pu-239在不同能区的平均裂变中子数
ii 为该核素 i 的连续去除率；iF 为该核素 i 的连续补充率。对于需要研究 N 个核素的系统，就构成了 N*N 的 Bateman 方程组，ORIGEN2 采用矩阵指数法、分析解法的逼近方法来求解微分方程组，最终得到时间步长末的各个核素的核子密度。（3）MOCBurnupMCNP 通过统计模拟粒子运行，可以处理三维中子输运问题，但是，该程序无法计算堆芯燃耗，需要与点燃耗程序相耦合，从而计算堆芯内核素衰变和燃耗变化的过程。基于此，我们开发了耦合程序 MOCBurnup[78] ，将蒙特卡罗中子输运程序 MCNP 计算出来的反应堆中子通量和核素反应截面提供给 ORIGEN2，再由ORIGEN2实现特定通量下的核素演化，实现通量分布与燃耗的耦合计算（如图 2. 1 所示）。
图 2.2 MOCBurnup 燃耗计算流程图ling flow chart of MOCBurnup burnup ca，MOCBurnup 的主要特点有：1理的所有物理量和控制变量等；2）断程序的运行，并可以从中断处时显示当前程序的运行状态；5）、中子通量等。 ORIGEN 的数据交互使用后，有必效率。解决方法之一是通过核素筛面计算，耦合程序将这些核素的截面面仍保留 ORIGEN2 自带数据库的质量份额筛选、用户自定义筛选。
【参考文献】：
期刊论文
[1]巴黎气候变化大会后中国的气候变化应对形势[J]. 高云. 气候变化研究进展. 2017(01)
[2]ACP100自主创新征程[J]. 李松. 中国核工业. 2016(09)
[3]钍基熔盐堆核能系统[J]. 蔡翔舟,戴志敏,徐洪杰. 物理. 2016(09)
[4]Development of a MCNP5 and ORIGEN2 based burnup code for molten salt reactor[J]. Guo-Min Sun,Mao-Song Cheng. Nuclear Science and Techniques. 2016(03)
[5]巴黎气候变化大会通过全球气候新协议[J]. 本刊. 国外核新闻. 2016(01)
[6]和平利用核能与防核扩散的困境与出路[J]. 李亚军,梁万军,王檐. 改革与开放. 2012(18)
[7]稀土精矿中钍的提取工艺研究进展[J]. 刘建亮,罗明标,平爱东,蒋小辉,袁自遵. 稀有金属. 2012(04)
[8]未来先进核裂变能——TMSR核能系统[J]. 江绵恒,徐洪杰,戴志敏. 中国科学院院刊. 2012(03)
[9]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)
[10]我国钍燃料循环发展研究[J]. 石秀安,胡永明. 核科学与工程. 2011(03)
本文编号：3526123
【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】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
U-233、U-235和Pu-239在不同能区的平均裂变中子数
ii 为该核素 i 的连续去除率；iF 为该核素 i 的连续补充率。对于需要研究 N 个核素的系统，就构成了 N*N 的 Bateman 方程组，ORIGEN2 采用矩阵指数法、分析解法的逼近方法来求解微分方程组，最终得到时间步长末的各个核素的核子密度。（3）MOCBurnupMCNP 通过统计模拟粒子运行，可以处理三维中子输运问题，但是，该程序无法计算堆芯燃耗，需要与点燃耗程序相耦合，从而计算堆芯内核素衰变和燃耗变化的过程。基于此，我们开发了耦合程序 MOCBurnup[78] ，将蒙特卡罗中子输运程序 MCNP 计算出来的反应堆中子通量和核素反应截面提供给 ORIGEN2，再由ORIGEN2实现特定通量下的核素演化，实现通量分布与燃耗的耦合计算（如图 2. 1 所示）。
图 2.2 MOCBurnup 燃耗计算流程图ling flow chart of MOCBurnup burnup ca，MOCBurnup 的主要特点有：1理的所有物理量和控制变量等；2）断程序的运行，并可以从中断处时显示当前程序的运行状态；5）、中子通量等。 ORIGEN 的数据交互使用后，有必效率。解决方法之一是通过核素筛面计算，耦合程序将这些核素的截面面仍保留 ORIGEN2 自带数据库的质量份额筛选、用户自定义筛选。
【参考文献】：
期刊论文
[1]巴黎气候变化大会后中国的气候变化应对形势[J]. 高云. 气候变化研究进展. 2017(01)
[2]ACP100自主创新征程[J]. 李松. 中国核工业. 2016(09)
[3]钍基熔盐堆核能系统[J]. 蔡翔舟,戴志敏,徐洪杰. 物理. 2016(09)
[4]Development of a MCNP5 and ORIGEN2 based burnup code for molten salt reactor[J]. Guo-Min Sun,Mao-Song Cheng. Nuclear Science and Techniques. 2016(03)
[5]巴黎气候变化大会通过全球气候新协议[J]. 本刊. 国外核新闻. 2016(01)
[6]和平利用核能与防核扩散的困境与出路[J]. 李亚军,梁万军,王檐. 改革与开放. 2012(18)
[7]稀土精矿中钍的提取工艺研究进展[J]. 刘建亮,罗明标,平爱东,蒋小辉,袁自遵. 稀有金属. 2012(04)
[8]未来先进核裂变能——TMSR核能系统[J]. 江绵恒,徐洪杰,戴志敏. 中国科学院院刊. 2012(03)
[9]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)
[10]我国钍燃料循环发展研究[J]. 石秀安,胡永明. 核科学与工程. 2011(03)
本文编号：3526123
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