每座在運(yùn)行的反應(yīng)堆每年將產(chǎn)生近二十噸的乏燃料。這些乏燃料中的次錒系核素(MA)半衰期很長,達(dá)到幾百萬年。由于MA的長期放射性,會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)存問題,目前最可行的解決方案是深度地質(zhì)儲(chǔ)存。研究表明,將這些核素嬗變至短半衰期核素能解決這一問題:MA核素中Np-237,Am-241以及Am-243在熱能區(qū)有非常大的熱中子俘獲截面,所以它們能輕易地俘獲熱中子嬗變成其它的具有低放射性核素或沒有放射性的核素�？紤]到Np-237具有長達(dá)214萬年的半衰期,本文研究Np-237在AP1000的反應(yīng)堆中嬗變特性。NpO2裝載會(huì)對(duì)AP1000反應(yīng)堆的反應(yīng)性造成影響,為了研究裝載了 Np-237后反應(yīng)堆反應(yīng)性的變化,使用MCNP程序進(jìn)行了模擬計(jì)算。NpO2以三種不同的方案裝載到壓水堆,本文研究了三種不同的裝載方案的嬗變特征。第一個(gè)方案是在可燃毒物棒的外層鍍一層NpO2材料,當(dāng)厚度為0.11cm時(shí),它的Keff為0.99736,比臨界的Keff稍微降低了一點(diǎn),總的裝載量被控制在1897.21 kg。第二個(gè)方案是在可燃毒物的水隙層添加不同厚度的NpO2材料,當(dāng)厚度為0.07cm時(shí)它的Keff為0.98088,裝載總質(zhì)量為1685.26 kg。第三種方案是將Np02均勻的與可燃毒物進(jìn)行混合,當(dāng)Np02材料質(zhì)量百分比達(dá)到100%時(shí),Keff為0.98349,此時(shí)NpO2總共裝載量為1414.79kg。NpO2裝載在AP1000堆芯中并不需要消耗額外中子,其消耗的中子是原本由可燃毒物吸收的中子。同時(shí)裝載NpO2不需要修改反應(yīng)堆完善的幾何結(jié)構(gòu),也不需要修改燃料棒的成分和幾何結(jié)構(gòu)。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM623
【文章目錄】：
摘要
Abstract
Nomenclature
Chapter 1 Introduction
    1.1 Background
    1.2 Current Status of Nuclear Power
    1.3 Nuclear Power Plant's Fuel
    1.4 Spent Nuclear Fuel （SNF）
    1.5 Spent Fuel Arisings and Future Issues
Chapter 2 Partitioning And Transmutation
    2.1 Introduction
    2.2 Partitioning
    2.3 Transmutation
    2.4 Transmutation In Fission Reactors
    2.5 Researches Status Literature Review
Chapter 3 AP1000 Reactor
    3.1 Introduction
    3.2 Description Of AP1000 Reactor Components
    3.3 Geometrical Description Of AP1000 Core
        3.3.1 Fuel Rods
        3.3.2 Instrumentation Guide Tube
        3.3.3 Burnable Poison Rod
        3.3.4 Control Rod
        3.3.5 Fuel Assembly
        3.3.6 Reactor Core
    3.4 Axial Geometry
        3.4.1 Fuel Rod
        3.4.2 Fuel Assembly
    3.5 Material Composition and Temperatures
Chapter 4 Methodology
    4.1 MCNP
    4.2 MCNP And Criticality
    4.3 Criticality Source
    4.4 Recommendation For Criticality Calculation
    4.5 User Input To The Code
    4.6 Geometry
        4.6.1 Cell Cards
        4.6.2 Surface Cards:
        4.6.3 Data Cards
    4.7 Repeated Structure
        4.7.1 Universe
        4.7.2 Fill&Lat card
    4.8 Input File Format
    4.9 Running MCNP
Chapter 5 AP1000 Core MCNP Simulation
    5.1 Fuel Rod
    5.2 Plug Rod Cell
    5.3 Central Measuring Rod Cell
    5.4 Burnable Poison Rods Cell
    5.5 Black Rod Power Cell:
    5.6 Control Rod Gray Rod AG-IN-CD Cell
    5.7 Building Fuel Assemblies In MCNP Code
    5.8 Core Loading Pattern
2 Into The Core'>Chapter 6 Loading MA Materials NPO₂ Into The Core
2 On Burnable Poison Rods in the BP region'>    6.1 Coating A Layer of NPO₂ On Burnable Poison Rods in the BP region
2 In the Water Gap in BP Rod'>    6.2 Coating A Thin Layer of NpO₂ In the Water Gap in BP Rod
2 With the Burnable Poison Materials'>    6.3 Homogenous Mixing of NpO₂ With the Burnable Poison Materials
Chapter 7 Conclusion&Future Work
    7.1 Conclusion
    7.2 Future work
References
Acknowledgement
Publications during Masters

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