LEU启堆模式下的氯盐快堆Th-U与U-Pu循环特性研究

发布时间：2024-05-17 13:02

　　相比于氟盐快堆,氯盐快堆重金属溶解度更大、中子能谱更硬、增殖性能更好,是实现闭式燃料循环的理想堆型。为了分析对比氯盐快堆的Th-U与U-Pu循环的性能,基于2 500 MW的氯盐快堆,采用熔盐堆过渡态计算程序TMCBurnup与平衡态搜索程序MESA,从核素的演化、增殖性能、安全性能、放射性水平等方面分析了采用低富集铀(Low Enriched Uranium,LEU)启堆在两种不同过渡模式下的Th-U与U-Pu循环的过渡态及平衡态的性能。结果表明:U-Pu循环对应的增殖性能要好于Th-U循环,边增殖边燃烧(Breeding and Burning,B&B)模式下两者平衡增殖比分别为1.56与1.24,相应的倍增时间为13.5 a与16.5 a。预增殖过渡(Pre-Breeding and Burning,PB&B)模式下增殖比分别为1.58与1.08,倍增时间为12.8 a与13 a。而Th-U循环则具有更好的安全性能,更低的超铀核素(Transuranics,TRU)积累量及更小的放射毒性。

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

图1氯盐快堆几何模型

堆芯模型如图1所示。堆芯半径为158.5cm，高/直径为1.0，总体积为25m3，堆芯的功率密度为100MW?m-3。为提高增殖性能，在堆芯外轴向与径向均添加了60cm厚的增殖层。为降低中子的泄露及对容器的辐照，堆芯活性区的外围设置了45cm的石墨反射层及35cm的B....

图2TMCBurnup程序流程图

熔盐堆需要在线添换料以及去除裂变产物从而维持堆芯临界，因此其计算过程与压水堆等固态燃料反应堆明显不同，本文在氯盐快堆过渡态计算中所采用的工具为基于Scale6.1开发的熔盐堆计算程序TMCBurnup[23]，程序计算流程如图2所示。程序采用C++开发，能精确追踪堆内和堆外核素....

图3B&B过渡方案下核素演化

可以看出，由于堆芯功率密度较小，因此核素需较长时间才能平衡，在B&B与PB&B过渡模式下Th-U循环产生的TRU的量均小于U-Pu循环产生的TRU的量，这是因为由232Th转化为TRU需要吸收更多的中子，因此其产生的TRU的量较小，同时这也导致Th-U循环重核需要更长的时间才能达....

图4PB&B过渡方案下核素演化

图3B&B过渡方案下核素演化2.2增殖特性

本文编号：3975634