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摘要:铅冷快堆运行温度高、压力低,冷却剂化学惰性好并具有优良的热力学特性,在发电、嬗变等方面拥有不可替代的优势.基于此,中国科学技术大学提出了一种中型模块化铅冷快堆(M2LFR-1000)方案,在SRAC/COREBN软件包提供堆芯不同燃耗深度下燃耗核素核子密度的基础上,采用蒙特卡罗程序MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code)进行堆芯物理初步设计和燃耗分析.结果表明:M2LFR-1000堆芯功率分布平坦,反应性控制系统合理,堆芯寿期达到设计要求,同时具有良好的固有安全性.此外,通过嬗变评估,表明M2LFR-1000堆芯具有良好的次锕系核素嬗变性能....
摘要:堆芯燃料管理是反应堆设计中极为重要而且复杂的工作,直接影响着堆芯的经济性.目前国内外对于压水堆等传统热堆已有了较为丰富和成熟的燃料管理计算方法,但对于快堆,由于其中子能谱硬,与传统热堆相比有着不同的控制方式和功率分布,快堆的堆芯燃料管理缺乏系统研究.针对中国科学技术大学自主研发的强迫循环冷却的铅基快堆M2 LFR-1000,应用SRAC/COREBN软件包进行堆芯燃耗计算,根据燃耗深度提取核素核子密度,计算伪平衡循环参数进行燃料管理预估,然后进行首循环装料、过渡循环和平衡循环燃料管理方案设计.结果表明:对M2 LFR-1000堆芯外区燃料换料组件Pu的富集度进行优化,可以延长换料周期到540 d,提高平均卸料燃耗深度;伪平衡循环结果与平衡循环基本一致,伪平衡循环可以用于燃料管理预估....
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CSTPCD 北大核心
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摘要:在加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven Sub-critical Systems, ADS)中,散裂源中子能量可以到达上百MeV甚至GeV,能谱分布非常复杂,已有的工作核数据库的截面数据无法满足其设计要求.传统工作核数据库的制作方法人工操作干预过多、耗时、繁琐且易出错,为此,开发出自动生成数据库程序.该程序在设计的能群结构、权重函数等参数基础上,通过程序自动生成适用于ADS系统的点状ACE格式和471群MATXS格式核数据库 ANDL-ADS (Auto-generated Nuclear Date Library for ADS),支持高能中子(能量上限为150 MeV/200 MeV)的截面制作,并可根据需求进行多温截面的制作.通过不同材料的临界球、积分泄露率、高能屏蔽等基准例题的测试,初步验证了ANDL-ADS数据库的可靠性....
[硕士论文] 赵永松
核科学与技术 中国科学技术大学 2018(学位年度)
摘要:在保证反应堆安全性、经济性的基础上,铀资源的充分利用和高放废物的最小化成为限制核能大规模可持续发展的主要因素。而铅冷快堆较硬的中子能谱可使其获得优良的中子经济性,实现核燃料的增殖与嬗变,有利于核能的可持续发展,并且其冷却剂Pb化学惰性好、热工特性优良,可提高堆芯的安全性。
  鉴于铅冷快堆的诸多优势,中国科学技术大学提出一种具有工业应用价值的中型模块化铅冷快堆M2LFR-1000方案。M2LFR-1000反应堆在设计上基于现实可行的技术,着重突出模块化设计,使M2LFR-1000成为可实现燃料闭式循环的堆型,并在经济性和安全性方面具有一定的竞争力。本文利用MCNP程序和SRAC/COREBN2006程序进行了堆芯物理设计,并在其满足设计要求的基础上,开展堆芯添加次锕系核素MA的研究。
  首先,在M2LFR-1000反应堆顶层设计框架下给出了堆芯物理设计准则,完成了堆芯燃料棒、燃料组件、控制组件、哑组件的设计和材料选择,并给出了堆芯初步布置。整个堆芯将355个燃料组件分为内外两区,将24个控制组件分为调节棒组和安全棒组,堆芯燃料区外部包含132个哑组件起屏蔽反射作用。
  其次,对M2LFR-1000堆芯进行了初步计算,并对初始设计不合理的方面进行了优化,调整了控制组件、燃料组件的分配和布置。优化后的堆芯包含163个内区燃料组件、192个外区燃料组件,12个调节棒组件和12个安全棒组件分散布置于堆芯。在优化堆芯的基础上进行了堆芯物理参数的研究,包括基本参数、动态参数以及控制系统分析,其中,换料周期达到30个月、周期内径向组件功率峰因子为1.24、堆芯反应性系数具有良好的固有安全性、控制系统满足反应性控制需求并留有一定裕度,堆芯各物理参数达到了设计准则的要求。
  最后,在M2LFR-1000堆芯满足设计要求的基础上,开展堆芯燃料添加MA核素的研究。一方面,研究了添加MA核素对堆芯物理参数的影响,其中MA核素可降低燃耗反应性损失,当其添加份额分别为2.5%、5.0%、7.5%、10%时,30个月内的反应性损失由2052pcm下降为1397pcm、866pcm、416pcm、97pcm,对提高堆芯换料周期具有潜在价值。而MA核素会对反应性系数、中子动力学参数、控制系统价值等带来负面影响,为保证堆芯安全,MA核素的添加量不应超过5.0%。另一方面,对MA核素在堆芯内的嬗变效果进行了评估,堆芯具有良好的嬗变能力。例如,当MA核素在MOX燃料中的添加份额为5.0%时,堆芯的嬗变率RMA、比消耗CMA和支持比SMA分别为12.2%、74.6kg·(GWt·a)-1、10.7,由于核素特性不同,MA核素中的243Cm、244Cm、245Cm出现积累现象,其积累率分别为58.7%、16.1%、104.5%。
  综上所述,M2LFR-1000堆芯设计满足堆芯物理设计准则,并留有一定的裕度;添加少量MA不会影响堆芯的安全运行,并在提高堆芯换料周期方面具有潜在价值;堆芯具有良好的嬗变能力,在提高铀资源利用率和减少MA存量方面具有重要意义。
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