發(fā)布時間：2024-04-22 03:45

　　作為第四代先進核反應堆六種候選堆型之一,釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)在安全性、經(jīng)濟性、燃料利用率和防核擴散等方面具有顯著優(yōu)勢。發(fā)展和部署釷基熔鹽堆,實現(xiàn)釷資源的高效規(guī)模利用,首先要解決的關鍵問題是釷鈾循環(huán)點火燃料²³³U來源缺少的問題。本文基于目前可獲取的點火燃料(富集鈾和來自輕水堆乏燃料中的钚),給出了在熔鹽堆中實現(xiàn)從鈾钚燃料循環(huán)到釷鈾燃料循環(huán)的過渡方案,討論了啟動燃料配置、在線加料模式、后處理條件等關鍵參數(shù)對熔鹽堆燃料過渡行為的影響,提出了解決²³³U來源問題的可行性方案。本文基于SCALE/TRITON計算程序發(fā)展了雙區(qū)熔鹽堆燃耗計算方法。SCALE/TRITON是橡樹嶺國家實驗室開發(fā)的用于臨界計算、截面加工和燃耗計算的集成模塊,目前僅支持分群數(shù)據(jù)庫的燃耗計算。在處理雙區(qū)堆芯結構的熔鹽堆燃耗問題時,需要對兩區(qū)中的燃料鹽采用不同編號,進而導致在截面加工程序中產(chǎn)生兩套燃耗截面,并分別進行獨立燃耗計算,這與熔鹽堆均勻混合的特征明顯不符。本文通過耦合外部處理模塊,針對上面問題發(fā)展了均勻混合、等效體積和平均截面三種處理方法,拓展了SCALE/TRITON的...

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 可持續(xù)能源供應與核電發(fā)展
    1.2 釷鈾燃料循環(huán)介紹
        1.2.1 釷鈾燃料循環(huán)特點
        1.2.2 釷資源在反應堆中的利用
        1.2.3 釷鈾循環(huán)存在的問題與挑戰(zhàn)
    1.3 熔鹽堆介紹
        1.3.1 熔鹽堆技術特點與優(yōu)勢
        1.3.2 熔鹽堆發(fā)展歷史與研究現(xiàn)狀
        1.3.3 熔鹽堆中釷鈾轉換性能
    1.4 本文研究內(nèi)容與研究目標
第二章 熔鹽堆在線處理與加料的計算方法
    2.1 SCALE6.1 程序介紹
        2.1.1 三維臨界計算模塊KENO-VI
        2.1.2 單群截面加工模塊COUPLE
        2.1.3 燃耗計算模塊ORIGEN-S
    2.2 熔鹽堆在線處理程序(MSR-RS)介紹
        2.2.1 SCALE/TRITON在熔鹽堆中的開發(fā)
        2.2.2 MSR-RS計算流程
        2.2.3 MSR-RS結果驗證
    2.3 本章總結
第三章 MSR-RS程序在單流雙區(qū)熔鹽堆燃耗計算中的發(fā)展
    3.1 雙區(qū)堆芯設計的熔鹽堆燃耗計算中的問題
    3.2 基于SCALE/TRITON處理雙區(qū)堆芯燃耗計算的方法
        3.2.1 雙區(qū)堆芯模型介紹
        3.2.2 等效體積法 (EQUIVALENT VOLUME METHOD)
        3.2.3 均勻混合法 (HOMOGENEOUS MIXING METHOD)
        3.2.4 平均截面法 (AVERAGE CROSS-SECTION METHOD)
    3.3 雙區(qū)堆芯燃耗計算方法的驗證
        3.3.1 T=0時刻計算結果對比
        3.3.2 燃耗計算結果對比
    3.4 本章總結
第四章 利用富集鈾啟堆開展釷鈾循環(huán)過渡運行研究
    4.1 過渡方案說明
    4.2 基于富集鈾燃料的邊增殖邊燃燒(B&B)過渡方案
        4.2.1 重金屬²³⁵U、²³⁸U及²³²TH質量流
        4.2.2 鈾同位素質量演化
        4.2.3 易裂變核素裂變率份額變化
        4.2.4 ²³³U凈積累與轉換比變化
        4.2.5 中子能譜變化
        4.2.6 溫度反饋系數(shù)變化
        4.2.7 本節(jié)總結
    4.3 基于富集鈾燃料的預增殖(PB&B)過渡方案
        4.3.1 不同處理條件下²³³U凈積累與鈾同位素質量變化
        4.3.2 重金屬摩爾份額變化
        4.3.3 本節(jié)總結
    4.4 B&B方案與PB&B方案對比
    4.5 本章總結
第五章 利用钚啟堆開展釷鈾循環(huán)過渡運行研究
    5.1 富集鈾和钚燃料對比
    5.2 燃料鹽與堆芯幾何選擇
        5.2.1 燃料鹽選擇
        5.2.2 堆芯幾何選擇
    5.3 基于钚燃料的邊增殖邊燃燒(B&B)方案分析
        5.3.1 钚和鈾同位素質量變化
        5.3.2 易裂變核素裂變率份額變化
        5.3.3 ²³³U凈積累與轉換比變化
        5.3.4 重金屬加料率變化
        5.3.5 中子能譜變化
        5.3.6 溫度反饋系數(shù)變化
        5.3.7 本節(jié)總結
    5.4 基于钚燃料的預增殖(PB&B)過渡方案
        5.4.1 不同處理條件下²³³U凈積累與鈾同位素質量變化
        5.4.2 重金屬與PU摩爾含量的變化
    5.5 B&B方案與PB&B方案對比
    5.6 本章總結
第六章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
附錄A：論文發(fā)表情況、其他科研經(jīng)歷及成果
致謝



本文編號：3961882