液态燃料熔盐堆放射性源项研究

发布时间：2021-05-25 17:07

　　核反应堆运行时,易裂变核素在中子诱发裂变情况下产生大量的放射性核素,这些放射性核素的种类繁多,演化特性复杂,并带有很强的放射性。核反应堆设计时会考虑多道实体屏障并考虑纵深防御安全设计来限制这些放射核素到环境的释放量,以满足核电厂环境辐射防护的规定。同时会对核反应堆进行必要的生物屏蔽设计,将工作人员的辐射剂量降低到合理可行尽量低的水平,以满足核电厂运行辐射防护对工作人员剂量限值的规定。在发生核电事故的情况下,对放射性物质起到包容作用的实体屏障一旦遭到破坏,大量放射性核素就会释放到环境中,给公众和环境带来极大的危害。因此准确确定反应堆内产生的放射性种类和产量,预测放射性核素在反应堆系统内的动态演化及分布对反应堆的安全运行以及对环境和人类的安全防护具有重要意义。与传统商用堆型相比,熔盐堆的燃料成分及形态、堆内结构材料、设计结构具有显著的区别。例如,传统压水堆采用的核燃料类型为固定式,轻水或重水作为冷却剂,熔盐堆以液态熔盐作为燃料,同时兼做冷却剂,正常运行时大量的放射性核素随燃料盐流出堆芯,经过上腔室、热管段、主泵、换热器、冷管段、下腔室,最后再流入堆内。对于传统压水型反应堆,通常采用静态点燃... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市

【文章页数】：160 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 熔盐堆放射性源项研究背景
        1.1.1 熔盐堆发展历史与现状
        1.1.2 熔盐堆放射性源项特点
    1.2 国内外放射性源项研究现状
        1.2.1 轻水堆放射性源项研究
        1.2.2 熔盐堆放射性源项研究
    1.3 课题研究目标及主要内容
        1.3.1 本课题研究目标
        1.3.2 论文主要研究内容
第2章 计算模型及理论方法
    2.1 计算模型简介
    2.2 SCALE程序包介绍
        2.2.1 TRITON模块
        2.2.2 ORIGEN-S模块
        2.2.3 ORIGEN-ARP模块
    2.3 动态燃耗理论推导
        2.3.1 裂变产物源项动态模型
        2.3.2 活化产物源项动态模型
    2.4 本章小结
第3章 流动燃耗模型开发
    3.1 开发环境介绍
        3.1.1 Mathematica简介
        3.1.2 微分方程求解算法
    3.2 MSRFP模型主要结构
        3.2.1 燃耗数据库
        3.2.2 计算流程
    3.3 程序验证
    3.4 本章小结
第4章 静态点燃耗模型源项计算
    4.1 一回路冷却剂源项
        4.1.1 裂变产物源项
        4.1.2 活化产物源项
        4.1.3 氚与碳-14源项
        4.1.4 锕系核素源项
        4.1.5 衰变热分析
        4.1.6 停堆伽马中子源强分析
    4.2 堆内构件活化产物源项
        4.2.1 产生来源
        4.2.2 计算方法及假设
        4.2.3 计算结果
    4.3 覆盖气体活化产物源项
        4.3.1 产生来源
        4.3.2 计算方法及假设
        4.3.3 计算结果
    4.4 加钍运行实验放射性分析
    4.5 本章小结
第5章 流动对源项计算的影响分析
    5.1 裂变产物流动特性分析
        5.1.1 裂变产物启停堆工况模拟
        5.1.2 流动对部分核素总量的影响
        5.1.3 裂变产物在主回路的分布
    5.2 裂变气体及其子体迁移分析
        5.2.1 问题描述
        5.2.2 计算方法及假设
        5.2.3 计算结果
        5.2.4 总结讨论
    5.3 中子毒物流动特性分析
        5.3.1 问题描述
        5.3.2 计算方法及假设
        5.3.3 计算结果分析
        5.3.4 总结讨论
    5.4 活化产物流动特性分析
        5.4.1 问题描述
        5.4.2 计算方法及假设
        5.4.3 计算结果
        5.4.4 总结讨论
    5.5 燃料盐卸料毒性分析
        5.5.1 剂量定义
        5.5.2 计算结果
    5.6 衰变热流动特性分析
        5.6.1 问题描述
        5.6.2 计算结果
    5.7 本章小结
第6章 总结展望
    6.1 研究内容总结
    6.2 特色与创新点
    6.3 展望
参考文献
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]钍基氟盐冷却高温堆TRISO包覆燃料颗粒结构优化分析[J]. 房勇汉,蔡翔舟,陈金根,胡继峰,李晓晓,余呈刚,伍建辉,崔德阳.  核技术. 2019(08)
[2]核能综合利用研究现状与展望[J]. 王建强,戴志敏,徐洪杰.  中国科学院院刊. 2019(04)
[3]钍基熔盐堆和核能综合利用[J]. 徐洪杰,戴志敏,蔡翔舟,王建强.  现代物理知识. 2018(04)
[4]主回路裂变产物源项计算程序CPFP的开发[J]. 唐邵华,吕炜枫,熊军,蒋振宇.  核动力工程. 2018(04)
[5]核燃料循环系统临界事故源项计算程序GETAC-2.0开发[J]. 朱庆福,张驰,夏兆东.  南华大学学报(自然科学版). 2018(03)
[6]氟盐冷却高温堆主冷却剂系统16N源项分析[J]. 周波,严睿,邹杨,戴叶,朱贵凤,于世和,刘亚芬,杨璞,冀锐敏,康旭忠.  原子能科学技术. 2018(04)
[7]氟盐冷却高温堆半实物仿真及初步测试[J]. 阮见,邹杨,KENDRICK J,李明海,PETERSON P F,徐洪杰.  原子能科学技术. 2018(04)
[8]压水堆活化腐蚀产物源项58Co和60Co敏感性研究[J]. 胡文超,韩静茹,李铁萍,赵传奇,靖剑平,张春明.  核动力工程. 2017(06)
[9]美国西屋3400 MWth压水堆氚排放研究[J]. 王奇,付鹏涛.  核科学与工程. 2017(06)
[10]某压水堆核电厂氚、碳-14的排放及对外围辐射环境的影响分析[J]. 林明智.  广东化工. 2017(19)



本文编号：3205703