低能电子加速器驱动次临界反应堆研究
发布时间：2022-01-14 07:20
核能的持续发展使得核电站卸出的乏燃料质量不断增加,这些乏燃料中含有多种对环境有害的放射性核素,主要包括次锕系元素（MA）和长寿命裂变产物（LLFP）,国际上普遍认为加速器驱动次临界系统（ADS）是嬗变这些放射性物质的最佳堆型。文献调研发现高能质子加速器驱动次临界系统面临着技术复杂、成本高昂等问题,因此参考美国电子加速器驱动次临界系统TRIGA Mark Ⅱ的堆芯结构,设计了基于20 MeV能量的电子加速器驱动次临界系统,研究次临界系统燃料中引入放射性核素后对堆芯keff及嬗变率等参数的影响。本论文首先基于NJOY程序制作了 MCNP5程序光核数据库中缺乏的9Be、52Cr、58Ni、91Zr、235U、238U、55Mn等7种金属核素的ACE格式光核数据,随后基于MCNP5程序调用制作的光核数据计算了这些核素的光中子反应（γ,xn）微观截面,与不同国家评价核数据库的数据进行比较,确保了截面制作过程的正确性。计算结果表明金属铀-238的光中子反应截面大于MCNP5程序光核数据库其他核素的截面,并且熔点较高,适合作为电子加速器驱动次临界系统的靶材料。电子加速器驱动次临界系统采用MOX燃料作...
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光中子反应粒
（ｇ）?５５Ｍｎ计算光中子反应截面数据?（ｈ）日本评价核数据库５５Ｍｎ光中子反应截面??图３－３不同数据库光中子反应截面对比??图３－３的８张图中所有红色曲线都是基于ＭＣＮＰ５程序计算的光中子反应??总截面，蓝色曲线是技术文档中的不同国家的评价核数据，散点图来源于ＩＡＥＡ??光核反应数据技术文档中提供的来源于ＥＸＦＯＲ中不同研宄人员做的实验数据。??从图３－３ａ中可以看到用ＭＣＮＰ５程序计算的来自于ＣＥＮＤＬ库的９Ｂｅ光中??子反应微观截面与ＩＡＥＡ技术文档提供的来自于ＣＥＮＤＬ的光中子微观截面数??据完全保持一致，说明本文用ＮＪＯＹ程序将ＥＮＤＦ６格式的光核数据处理成ＡＣＥ??格式数据过程是正确无误的。??从图３－３ｂ可以看到，用ＭＣＮＰ５计算的来源于ＫＡＥＲＩ的５２Ｃｒ光中子反应??１８??
，??达到３６８３?ｋ，而２Ｇ７Ｐｂ的熔点为６２０?ｋ，低于反应堆堆芯最高温度，同时电子束??辐照情况下产生的能量沉积会导致热负荷。综合上述讨论，选择Ｕ－２３８作为次??临界系统的靶材料比较合适。尽管Ｕ－２３８的光中子反应截面比较大，但是也存??在对中子的共振吸收等问题，本文中没有计算其共振吸收对中子产额的影响。??另一方面，带有一定能量的电子束轰击Ｕ－２３８金属材料发生軔致辐射作用产生??光子过程中会发生能量损失，要使金属Ｕ－２３８与电子发生反应产生的光中子产??额能达到最大值，则电子束的能量必须大于１４．５?ＭｅＶ，电子束的能量越大，能??产生的光中子产额越多。然而考虑到电子加速器发射的电子束能量越低，运行??成本则越低，且技术越成熟，无失束运行时系统越稳定。显然当电子束能量达??到２０?ＭｅＶ时能产生较大的光中子产额。因此基于电子加速器成本以及技术上??的考虑，本论文将基于２０?ＭｅＶ能量的电子束对加速器驱动次临界系统进行模??拟仿真计算。??１４００??１?１?１?１?１?１?１???
【参考文献】：
期刊论文
[1]连续能量蒙卡共轭加权的堆芯缓发中子有效份额计算[J]. 彭钢. 核科学与工程. 2018(01)
[2]PuO2含量对MOX燃料组件物理特性的影响[J]. 王锋,陈车. 材料导报. 2016(18)
[3]直面挑战 追梦核裂变能可持续发展——“未来先进核裂变能——ADS嬗变系统”战略性先导科技专项及进展[J]. 中国科学院"未来先进核裂变能——ADS嬗变系统"战略性先导科技专项研究团队. 中国科学院院刊. 2015(04)
[4]压水堆中嬗变99Tc和129I的计算研究[J]. 杨莹,王三丙,贺朝会. 原子能科学技术. 2013(11)
[5]国外乏燃料后处理概况[J]. 刘华. 化学工程与装备. 2012(11)
[6]自主堆用蒙卡模拟程序RMC2.0开发（英文）[J]. 李泽光,王侃,佘顶,徐琪,刘宇轩. 核动力工程. 2010(S2)
[7]高能电子束韧致辐射特性的理论研究[J]. 魏熙晔,李泉凤,严慧勇. 物理学报. 2009(04)
[8]核能与先进核燃料循环技术发展动向[J]. 顾忠茂. 现代电力. 2006(05)
[9]外中子源增殖效应的数值模拟计算分析[J]. 罗璋琳. 中国核科技报告. 2001(00)
博士论文
[1]钠冷快堆嬗变研究[D]. 胡赟.清华大学 2009
本文编号：3588074
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光中子反应粒
（ｇ）?５５Ｍｎ计算光中子反应截面数据?（ｈ）日本评价核数据库５５Ｍｎ光中子反应截面??图３－３不同数据库光中子反应截面对比??图３－３的８张图中所有红色曲线都是基于ＭＣＮＰ５程序计算的光中子反应??总截面，蓝色曲线是技术文档中的不同国家的评价核数据，散点图来源于ＩＡＥＡ??光核反应数据技术文档中提供的来源于ＥＸＦＯＲ中不同研宄人员做的实验数据。??从图３－３ａ中可以看到用ＭＣＮＰ５程序计算的来自于ＣＥＮＤＬ库的９Ｂｅ光中??子反应微观截面与ＩＡＥＡ技术文档提供的来自于ＣＥＮＤＬ的光中子微观截面数??据完全保持一致，说明本文用ＮＪＯＹ程序将ＥＮＤＦ６格式的光核数据处理成ＡＣＥ??格式数据过程是正确无误的。??从图３－３ｂ可以看到，用ＭＣＮＰ５计算的来源于ＫＡＥＲＩ的５２Ｃｒ光中子反应??１８??
，??达到３６８３?ｋ，而２Ｇ７Ｐｂ的熔点为６２０?ｋ，低于反应堆堆芯最高温度，同时电子束??辐照情况下产生的能量沉积会导致热负荷。综合上述讨论，选择Ｕ－２３８作为次??临界系统的靶材料比较合适。尽管Ｕ－２３８的光中子反应截面比较大，但是也存??在对中子的共振吸收等问题，本文中没有计算其共振吸收对中子产额的影响。??另一方面，带有一定能量的电子束轰击Ｕ－２３８金属材料发生軔致辐射作用产生??光子过程中会发生能量损失，要使金属Ｕ－２３８与电子发生反应产生的光中子产??额能达到最大值，则电子束的能量必须大于１４．５?ＭｅＶ，电子束的能量越大，能??产生的光中子产额越多。然而考虑到电子加速器发射的电子束能量越低，运行??成本则越低，且技术越成熟，无失束运行时系统越稳定。显然当电子束能量达??到２０?ＭｅＶ时能产生较大的光中子产额。因此基于电子加速器成本以及技术上??的考虑，本论文将基于２０?ＭｅＶ能量的电子束对加速器驱动次临界系统进行模??拟仿真计算。??１４００??１?１?１?１?１?１?１???
【参考文献】：
期刊论文
[1]连续能量蒙卡共轭加权的堆芯缓发中子有效份额计算[J]. 彭钢. 核科学与工程. 2018(01)
[2]PuO2含量对MOX燃料组件物理特性的影响[J]. 王锋,陈车. 材料导报. 2016(18)
[3]直面挑战 追梦核裂变能可持续发展——“未来先进核裂变能——ADS嬗变系统”战略性先导科技专项及进展[J]. 中国科学院"未来先进核裂变能——ADS嬗变系统"战略性先导科技专项研究团队. 中国科学院院刊. 2015(04)
[4]压水堆中嬗变99Tc和129I的计算研究[J]. 杨莹,王三丙,贺朝会. 原子能科学技术. 2013(11)
[5]国外乏燃料后处理概况[J]. 刘华. 化学工程与装备. 2012(11)
[6]自主堆用蒙卡模拟程序RMC2.0开发（英文）[J]. 李泽光,王侃,佘顶,徐琪,刘宇轩. 核动力工程. 2010(S2)
[7]高能电子束韧致辐射特性的理论研究[J]. 魏熙晔,李泉凤,严慧勇. 物理学报. 2009(04)
[8]核能与先进核燃料循环技术发展动向[J]. 顾忠茂. 现代电力. 2006(05)
[9]外中子源增殖效应的数值模拟计算分析[J]. 罗璋琳. 中国核科技报告. 2001(00)
博士论文
[1]钠冷快堆嬗变研究[D]. 胡赟.清华大学 2009
本文编号：3588074
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3588074.html
