加速器驱动次临界系统堆顶辐射特征研究
发布时间：2022-02-16 19:52
加速器驱动次临界系统（ADS）因其对高放射性核废料的嬗变能力及其固有安全性,被国际原子能机构称为“下一代先进核能系统”,吸引了国际上众多单位的关注和研究。辐射屏蔽是保障核能安全的重要屏障,是ADS装置研究的关键内容之一。由于ADS装置耦合了加速器、散裂靶、次临界堆三大系统,其束流管道直接伸入堆芯辐射最强的区域,在辐射屏蔽方面与一般的核能系统有很大不同,如：顶盖以上空间的辐射除了受到堆内粒子贯穿顶盖的影响,还有束流管道粒子泄漏及加速器运行时束流损失的贡献,此外ADS系统中粒子种类也较多,包括带电粒子、高能散裂中子、裂变中子、其他次级粒子等,现有的屏蔽计算方法和工具难以适用。本文利用核设计与安全评价软件系统SuperMC等程序,针对ADS堆顶辐射特征的关键问题开展研究,主要工作及创新性如下：（1）ADS器靶堆耦合源项计算方法研究：现有的直接模拟法难以满足工程设计对计算效率的要求,而一般分步输运模拟法对散裂中子源进行了近似处理,难以保证后续计算的准确性。在详细分析散裂靶内粒子级联反应过程特征的基础上,首次提出了一种基于“族谱”关系进行散裂源中子识别与筛选的器靶堆耦合源项计算方法。该识别与筛选...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省211工程院校985工程院校
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.1.1 未来能源需求及裂变核能发展所面临的关键问题
1.1.2 加速器驱动次临界系统基本原理及主要结构
1.2 国内外研究进展
1.3 研究目标及意义
1.4 论文内容与结构
第2章 理论基础与方法程序
2.1 辐射屏蔽计算理论与方法
2.1.1 辐射屏蔽基本物理量
2.1.2 辐射屏蔽计算理论与方法
2.2 散裂反应过程及模型
2.2.1 核内级联过程及模型
2.2.2 蒸发及裂变过程及模型
第3章 ADS器靶堆耦合输运源项计算方法改进与实现
3.1 现有方法及其缺点
3.1.1 一步直接模拟法
3.1.2 两步输运模拟法
3.2 器靶堆耦合输运源项处理的改进与实现
3.2.1 器靶堆耦合输运源项处理的改进思路
3.2.2 计算流程与实现
3.3 器靶堆耦合源项测试
3.3.1 高能散裂反应的物理模型适用性测试
3.3.2 散裂体中子源正确性测试
3.4 小结
第4章 10MW/250MeV铅基次临界系统堆顶辐射特征研究与初步屏蔽设计
4.1 ADS参考模型简介
4.2 辐射源分析
4.2.1 散裂靶中子学源项
4.2.2 次临界堆芯
4.2.3 加速器束流损失
4.3 堆顶辐射场特性研究
4.4 ADS堆顶屏蔽设计优化
4.5 小结
第5章 高能入射质子对ADS堆顶辐射特征的影响研究
5.1 入射质子能量对散裂中子产额的影响研究
5.2 高能入射质子对辐射源的影响研究
5.3 高能入射质子对堆芯中子的影响研究
5.4 高能入射质子对顶盖贯穿辐射的影响研究
5.5 高能入射质子对质子管泄漏的影响研究
5.6 高能入射质子对束流损失的影响研究
5.7 小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 创新之处
6.3 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文
在读期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国铅基研究反应堆概念设计研究[J]. 吴宜灿,柏云清,宋勇,黄群英,刘超,王明煌,周涛,金鸣,吴庆生,汪建业,蒋洁琼,胡丽琴,李春京,高胜,李亚洲,龙鹏程,赵柱民,郁杰,FDS团队. 核科学与工程. 2014(02)
[2]未来先进核裂变能——ADS嬗变系统[J]. 詹文龙,徐瑚珊. 中国科学院院刊. 2012(03)
[3]加速器驱动次临界系统（ADS）与核能可持续发展[J]. 赵志祥,夏海鸿. 中国核电. 2009(03)
[4]强流质子直线加速器横向屏蔽的估算[J]. 郭文,赵志祥,王伟. 原子能科学技术. 2007(05)
[5]我国核裂变能可持续发展战略研究[J]. 顾忠茂,王乃彦. 中国能源. 2005(11)
[6]ADS次临界实验装置——启明星1#[J]. 史永谦,夏普,罗璋琳,赵志祥,丁大钊,李义国,朱庆福,李吉根,夏海鸿. 原子能科学技术. 2005(05)
[7]加速器驱动系统的燃料选择[J]. 杨永伟,李浩泉,经荥清. 原子能科学技术. 2005(02)
[8]点核积分程序研制和发展[J]. 李春槐. 核动力工程. 2001(01)
[9]加速器驱动放射性洁净核能系统[J]. 丁大钊,傅世年. 现代物理知识. 2001(01)
[10]加速器驱动洁净核能系统的物理及技术基础研究[J]. 丁大钊. 中国基础科学. 2001(01)
博士论文
[1]ADS散裂靶中子学分析与设计优化[D]. 赵子甲.中国科学技术大学 2014
[2]强流回旋加速器中束流损失和辐射场研究[D]. 毕远杰.清华大学 2011
硕士论文
[1]ADS散裂靶产物的放射性分析[D]. 陈建琪.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2015
[2]核废料处理方法及管理策略研究[D]. 郝卿.华北电力大学 2013
[3]聚变堆材料辐照损伤数值模拟初步研究[D]. 邹俊.合肥工业大学 2007
本文编号：3628557
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省211工程院校985工程院校
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.1.1 未来能源需求及裂变核能发展所面临的关键问题
1.1.2 加速器驱动次临界系统基本原理及主要结构
1.2 国内外研究进展
1.3 研究目标及意义
1.4 论文内容与结构
第2章 理论基础与方法程序
2.1 辐射屏蔽计算理论与方法
2.1.1 辐射屏蔽基本物理量
2.1.2 辐射屏蔽计算理论与方法
2.2 散裂反应过程及模型
2.2.1 核内级联过程及模型
2.2.2 蒸发及裂变过程及模型
第3章 ADS器靶堆耦合输运源项计算方法改进与实现
3.1 现有方法及其缺点
3.1.1 一步直接模拟法
3.1.2 两步输运模拟法
3.2 器靶堆耦合输运源项处理的改进与实现
3.2.1 器靶堆耦合输运源项处理的改进思路
3.2.2 计算流程与实现
3.3 器靶堆耦合源项测试
3.3.1 高能散裂反应的物理模型适用性测试
3.3.2 散裂体中子源正确性测试
3.4 小结
第4章 10MW/250MeV铅基次临界系统堆顶辐射特征研究与初步屏蔽设计
4.1 ADS参考模型简介
4.2 辐射源分析
4.2.1 散裂靶中子学源项
4.2.2 次临界堆芯
4.2.3 加速器束流损失
4.3 堆顶辐射场特性研究
4.4 ADS堆顶屏蔽设计优化
4.5 小结
第5章 高能入射质子对ADS堆顶辐射特征的影响研究
5.1 入射质子能量对散裂中子产额的影响研究
5.2 高能入射质子对辐射源的影响研究
5.3 高能入射质子对堆芯中子的影响研究
5.4 高能入射质子对顶盖贯穿辐射的影响研究
5.5 高能入射质子对质子管泄漏的影响研究
5.6 高能入射质子对束流损失的影响研究
5.7 小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 创新之处
6.3 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文
在读期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国铅基研究反应堆概念设计研究[J]. 吴宜灿,柏云清,宋勇,黄群英,刘超,王明煌,周涛,金鸣,吴庆生,汪建业,蒋洁琼,胡丽琴,李春京,高胜,李亚洲,龙鹏程,赵柱民,郁杰,FDS团队. 核科学与工程. 2014(02)
[2]未来先进核裂变能——ADS嬗变系统[J]. 詹文龙,徐瑚珊. 中国科学院院刊. 2012(03)
[3]加速器驱动次临界系统（ADS）与核能可持续发展[J]. 赵志祥,夏海鸿. 中国核电. 2009(03)
[4]强流质子直线加速器横向屏蔽的估算[J]. 郭文,赵志祥,王伟. 原子能科学技术. 2007(05)
[5]我国核裂变能可持续发展战略研究[J]. 顾忠茂,王乃彦. 中国能源. 2005(11)
[6]ADS次临界实验装置——启明星1#[J]. 史永谦,夏普,罗璋琳,赵志祥,丁大钊,李义国,朱庆福,李吉根,夏海鸿. 原子能科学技术. 2005(05)
[7]加速器驱动系统的燃料选择[J]. 杨永伟,李浩泉,经荥清. 原子能科学技术. 2005(02)
[8]点核积分程序研制和发展[J]. 李春槐. 核动力工程. 2001(01)
[9]加速器驱动放射性洁净核能系统[J]. 丁大钊,傅世年. 现代物理知识. 2001(01)
[10]加速器驱动洁净核能系统的物理及技术基础研究[J]. 丁大钊. 中国基础科学. 2001(01)
博士论文
[1]ADS散裂靶中子学分析与设计优化[D]. 赵子甲.中国科学技术大学 2014
[2]强流回旋加速器中束流损失和辐射场研究[D]. 毕远杰.清华大学 2011
硕士论文
[1]ADS散裂靶产物的放射性分析[D]. 陈建琪.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2015
[2]核废料处理方法及管理策略研究[D]. 郝卿.华北电力大学 2013
[3]聚变堆材料辐照损伤数值模拟初步研究[D]. 邹俊.合肥工业大学 2007
本文编号：3628557
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