TRISO包覆燃料颗粒放射性核素的产生及安全性分析

发布时间：2024-01-28 10:37

　　固态燃料熔盐堆概念是由美国科学家于本世纪初首先提出的，其采用氟化物熔盐作为冷却剂，石墨作为慢化剂，三结构同向性型(Tri-structural iso-tropic,TRISO)包覆颗粒球形元件作为燃料。球形燃料元件分为燃料区和非燃料区，燃料区是由TRISO包覆燃料颗粒均匀分散在基体石墨中，非燃料区为基体石墨材料。TRISO包覆燃料颗粒由燃料核芯和四层包覆结构疏松热解炭层、内致密热解炭层、碳化硅层和外致密热解炭层组成。尽管四层包覆结构使燃料颗粒安全性大为增加，但是如果反应堆的运行环境超过它所能够承受的范围，也会导致包覆颗粒破损失效。因气体积累导致的压力壳式破损是TRISO包覆颗粒失效的主要机制。研究发现，包覆燃料颗粒内产生的气体主要包括裂变气体氙与氪、CO和CO2。温度为950℃时，燃耗在15%FIMA以内，裂变气体产生的内压约为CO和CO2产生量的四倍，且温度越低、燃耗越小时CO和CO2的产量越少。因此，分析裂变气体氙和氪的生成量以及其生成规律对于包覆燃料颗粒的安全运行具有重要意义。 论文首先利用ORIGEN2计算程序，研究了基于热堆的钍铀TRISO包覆燃料颗粒中裂变气体氙和氪的积累...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 固态燃料熔盐堆和TRISO包覆颗粒燃料元件
    1.3 TRISO包覆燃料颗粒
        1.3.1 TRISO包覆燃料颗粒发展概况
        1.3.2 TRISO包覆燃料颗粒各组分功能
        1.3.3 TRISO包覆燃料颗粒的失效机制
        1.3.4 TRISO包覆燃料颗粒安全性分析研究现状
    1.4 论文的主要内容和结构安排
    参考文献
第二章 计算工具简介
    2.1 ORIGEN2 程序介绍
        2.1.1 ORIGEN2 程序的物理模型和整体结构
        2.1.2 ORIGEN2 程序的计算原理和数学处理方法
    2.2 MCNPX程序介绍
        2.2.1 蒙特卡罗方法和MCNPX程序整体介绍
        2.2.2 MCNPX程序中燃耗卡功能
        2.2.3 MCNPX程序中燃耗功能实现原理
    2.3 NJOY程序加工过的核素截面库介绍
    参考文献
第三章 TRISO钍铀包覆燃料颗粒裂变气体的计算与研究
    3.1 前言
    3.2 计算模型建立
    3.3 中子能谱和中子通量对UO₂核芯裂变气体生成量的影响
    3.4 中子能谱和中子通量对ThO₂核芯裂变气体生成量的影响
    3.5 UO₂和ThO₂核芯裂变气体生成量的比较
    3.6 本章小结
    参考文献
第四章 钍铀燃料球在 2MW固态燃料熔盐堆中放射性核素的计算与研究
    4.1 前言
    4.2 计算模型建立
    4.3 堆芯中心点处铀球和钍球内裂变气体计算结果分析
    4.4 堆芯径向和轴向方向铀球内裂变气体计算结果分析
    4.5 堆芯径向和轴向方向钍球内裂变气体计算结果分析
    4.6 堆芯径向和轴向方向钍球内钍燃料利用率计算结果
    4.7 本章小结
    参考文献
第五章 总结和展望
硕士期间发表论文情况
致谢



本文编号：3887607