微型反应堆低浓化技术研究

发布时间：2024-02-18 01:46

　　20世纪80年代以来,中国原子能科学研究院在国内外设计、建造了9座微型反应堆(微堆),这些微堆均采用高浓铀为燃料。随着全球防止核扩散的形势要求,微堆低浓化工作受到了国际社会的高度关注。在保持微堆功率和堆芯几何尺寸不变的情况下,通过原型微堆燃料从高浓铀向低浓铀转化的研究,针对堆芯设计、装卸料和实验技术,开展了物理计算、结构设计、安全分析和实验测量等工作,采用²³⁵U富集度12.5%UO₂燃料替代²³⁵U富集度约90%U-Al合金燃料,微堆低浓化后调试结果满足应用要求,并保持了很好的固有安全特性。

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【部分图文】：

图1燃料组件结构

微堆堆芯内有1根中心控制棒和1个燃料组件,中心控制棒位于燃料组件中心,燃料组件位于堆芯中心。燃料组件包含定位栅格架和燃料元件。定位栅格架由上、下栅板及中心控制棒导管和5根铝制拉杆连接而成,直径为241mm、高为278mm,共有11圈按同心圆排列的411个元件栅位。高浓铀堆芯的....

图2堆芯布置

低浓铀堆芯采用UO2为燃料元件芯体,Zr-4为包壳,在保持与原高浓铀堆芯结构、尺寸一致的条件下,通过计算分析确定合适的燃料芯体235U富集度。在满装载的情况下,计算不同235U富集度下的keff,结果表明,当富集度小于11.5%时,无法满足临界要求;当富集度为12.5%时,满装载....

图3热中子通量密度分布

微堆固有安全性主要与后备反应性、慢化剂温度系数及燃料温度系数相关。微堆后备反应性为3.94mk,约为βeff的一半,不会发生瞬发临界。采用WIMSD-4和CITATION程序计算了不同温度下的慢化剂、燃料温度系数。计算结果表明,慢化剂(20～90℃)的平均温度反应性系数为-0....

图4微堆低浓化卸料装置

采用MCNP程序对燃料组件卸出的过程中进行了临界安全和事故分析。燃料组件提升过程中keff始终小于1;即使发生堆芯跌落水中事故,燃料栅距发生变化,最大keff为0.90864,无临界安全风险。卸料装置包含专用卸料操作工具、堆芯屏蔽铅罐、滑车、暂存容器和卸料支架等部件,图4为微堆....

本文编号：3901681