超临界水冷堆新型MOX燃料组件物理特性研究
发布时间：2023-03-30 02:47
随着核电的快速发展,国际上正积极开发第四代先进核反应堆技术。超临界水冷堆(Supercritical water cooled reactor,SCWR),作为第四代堆型中唯一的水堆,因其系统简化、热效率和安全性能高等优势,成为大型先进压水堆的替代堆型。而伴随核电比例的增加,核电站产生越来越多的乏燃料,其中U和Pu的回收逐渐受到人们的关注。其通常方式是将钚与铀制成混合氧化物MOX燃料(Mixed Oxide Fuel)通过铀钚循环来回收核电站乏燃料中的钚。因此,超临界水冷堆中采用MOX燃料可以实现第四代核能技术与铀钚燃料循环技术的结合。然而由于MOX燃料在物理特性上与UO2燃料存在较大差异,需要对采用MOX燃料的超临界水冷堆新型组件物理特性进行详细研究。本文首先采用MCNP软件计算得到MOX燃料的总中子反应截面、中子吸收截面、中子裂变截面和中子散射截面,并与UO2燃料的相关截面进行对比,得到两种燃料在截面上的差异:MOX燃料有较大的总中子反应截面、中子吸收截面和中子裂变截面,两种燃料中子散射截面近似。进一步得到了MOX燃料中各核素的中子截面特性,分析了MOX与UO2燃料核特性存在差异的...
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
符号说明
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 MOX燃料及其研究进展
1.2.1 MOX燃料在不同反应堆的应用
1.2.2 MOX燃料特性
1.3 本文的研究内容和意义
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究意义
2 蒙特卡罗方法及模型验证
2.1 蒙特卡罗方法
2.2 MCNP软件
2.2.1 MCNP的基本结构
2.2.2 INP输入文件的介绍
2.2.3 记数卡
2.3 程序建模及验证
2.3.1 新型MOX燃料组件参数
2.3.2 几何建模及设置
2.3.3 模拟结果及对比
3 PuO2含量对MOX燃料组件物理特性的影响
3.1 MOX燃料成分
3.2 结果和讨论
3.2.1 MOX燃料中子截面特性
3.2.2 MOX燃料各核素中子截面
3.3 PuO2含量对MOX燃料物理特性的影响
3.3.1 MOX燃料的俘获裂变比
3.3.2 MOX燃料总微观裂变截面与每次裂变平均释放的能量
3.3.3 MOX燃料每次裂变释放的中子数和有效裂变中子数
3.4 PuO2含量对组件物理特性的影响
3.4.1 PuO2含量对MOX燃料组件能谱的影响
3.4.2 MOX燃料组件的Keff与相对功率
3.4.3 PuO2含量对组件相对功率峰值和缓发中子份额影响
3.5 本章小结
4 结构尺寸对MOX燃料组件物理性能影响
4.1 不同棒径组件的物理性能
4.1.1 组件的裂变率和俘获率
4.1.2 Keff
4.1.3 组件相对功率峰值
4.1.4 组件相对功率
4.1.5 燃料棒直径对组件能谱的影响
4.2 栅径比对组件物理性能影响
4.2.1 组件的裂变率与俘获率
4.2.2 Keff
4.2.3 组件相对功率峰值
4.2.4 组件相对功率
4.2.5 栅径比对组件能谱影响
4.3 本章小结
5 MOX燃料组件温度系数
5.1 温度反应性系数
5.2 冷却剂温度反应性系数(CTRC)
5.2.1 冷却剂密度变化
5.2.2 冷却剂温度反应性系数随温度的变化
5.2.3 PuO2含量对冷却剂温度反应性系数影响
5.3 慢化剂温度反应性系数(MTRC)
5.3.1 慢化剂温度对温度反应性系数的影响
5.3.2 PuO2含量对慢化剂温度反应性系数影响
5.3.3 235U富集度对慢化剂温度系数的影响
5.4 本章小结
6 超临界水冷堆新型MOX燃料组件的控制
6.1 控制棒控制
6.1.1 控制棒材料中子截面
6.1.2 不同直径的控制棒价值
6.1.3 控制棒插入深度对组件相对功率峰值影响
6.2 可溶硼控制
6.2.1 Keff
6.2.2 PuO2含量对可溶硼价值影响
6.2.3 可溶硼浓度对温度反应性系数的影响
6.2.4 可溶硼浓度对MOX燃料组件相对功率峰值的影响
6.3 本章小结
7 结论与展望
7.1 本文结论
7.2 工作展望
致谢
参考文献
附录
A. 作者在攻读硕士期间发表的文章
B. 作者在攻读硕士期间参加的科研项目
本文编号：3775029
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
符号说明
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 MOX燃料及其研究进展
1.2.1 MOX燃料在不同反应堆的应用
1.2.2 MOX燃料特性
1.3 本文的研究内容和意义
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究意义
2 蒙特卡罗方法及模型验证
2.1 蒙特卡罗方法
2.2 MCNP软件
2.2.1 MCNP的基本结构
2.2.2 INP输入文件的介绍
2.2.3 记数卡
2.3 程序建模及验证
2.3.1 新型MOX燃料组件参数
2.3.2 几何建模及设置
2.3.3 模拟结果及对比
3 PuO2含量对MOX燃料组件物理特性的影响
3.1 MOX燃料成分
3.2 结果和讨论
3.2.1 MOX燃料中子截面特性
3.2.2 MOX燃料各核素中子截面
3.3 PuO2含量对MOX燃料物理特性的影响
3.3.1 MOX燃料的俘获裂变比
3.3.2 MOX燃料总微观裂变截面与每次裂变平均释放的能量
3.3.3 MOX燃料每次裂变释放的中子数和有效裂变中子数
3.4 PuO2含量对组件物理特性的影响
3.4.1 PuO2含量对MOX燃料组件能谱的影响
3.4.2 MOX燃料组件的Keff与相对功率
3.4.3 PuO2含量对组件相对功率峰值和缓发中子份额影响
3.5 本章小结
4 结构尺寸对MOX燃料组件物理性能影响
4.1 不同棒径组件的物理性能
4.1.1 组件的裂变率和俘获率
4.1.2 Keff
4.1.4 组件相对功率
4.1.5 燃料棒直径对组件能谱的影响
4.2 栅径比对组件物理性能影响
4.2.1 组件的裂变率与俘获率
4.2.2 Keff
4.2.4 组件相对功率
4.2.5 栅径比对组件能谱影响
4.3 本章小结
5 MOX燃料组件温度系数
5.1 温度反应性系数
5.2 冷却剂温度反应性系数(CTRC)
5.2.1 冷却剂密度变化
5.2.2 冷却剂温度反应性系数随温度的变化
5.2.3 PuO2含量对冷却剂温度反应性系数影响
5.3 慢化剂温度反应性系数(MTRC)
5.3.1 慢化剂温度对温度反应性系数的影响
5.3.2 PuO2含量对慢化剂温度反应性系数影响
5.3.3 235U富集度对慢化剂温度系数的影响
5.4 本章小结
6 超临界水冷堆新型MOX燃料组件的控制
6.1 控制棒控制
6.1.1 控制棒材料中子截面
6.1.2 不同直径的控制棒价值
6.1.3 控制棒插入深度对组件相对功率峰值影响
6.2 可溶硼控制
6.2.1 Keff
6.2.3 可溶硼浓度对温度反应性系数的影响
6.2.4 可溶硼浓度对MOX燃料组件相对功率峰值的影响
6.3 本章小结
7 结论与展望
7.1 本文结论
7.2 工作展望
致谢
参考文献
附录
A. 作者在攻读硕士期间发表的文章
B. 作者在攻读硕士期间参加的科研项目
本文编号：3775029
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3775029.html
