【摘要】：熔鹽堆是一種以液態(tài)熔鹽為載體、可裂變和易裂變材料為燃料的反應(yīng)堆。鑒于熔鹽堆具有良好的中子經(jīng)濟性、固有安全性、可在線后處理、放射性廢物少、可持續(xù)發(fā)展、防核擴散等優(yōu)點,熔鹽堆被第四代國際核能論壇推薦為第四代先進核能系統(tǒng)的六種堆型之一。TMSR-LF1具有溫度負反饋、無堆芯熔化風險、低壓運行、無水冷卻、覆蓋氣在線吹掃凈化和冗余非能動空氣冷卻等安全特性,其發(fā)生事故的可能性和事故后果的嚴重程度都小于傳統(tǒng)反應(yīng)堆。但由于不能完全排除TMSR-LF1發(fā)生事故的可能性,且國內(nèi)外并無成熟的熔鹽堆應(yīng)急準備與響應(yīng)標準,有必要開展TMSR-LF1這一新型反應(yīng)堆的應(yīng)急準備與響應(yīng)的研究。本研究依托中國科學(xué)院先導(dǎo)科技專項——釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)(TMSR)為背景,以2 MWt液態(tài)燃料釷基熔鹽實驗堆為研究對象,開展液態(tài)熔鹽堆應(yīng)急準備與響應(yīng)的初步研究。論文的主要結(jié)構(gòu)和內(nèi)容為:第一章,緒論。首先介紹熔鹽堆事故應(yīng)急研究的發(fā)展狀況,介紹并對比了美國和IAEA關(guān)于建立反應(yīng)堆應(yīng)急準備與響應(yīng)的方法。第二章,事故分析和應(yīng)急計劃參考事故選取。事故分析是建立反應(yīng)堆應(yīng)急準備的基礎(chǔ)和前提,其分析結(jié)果直接影響到后續(xù)應(yīng)急狀態(tài)分級、應(yīng)急行動水平建立和應(yīng)急計劃區(qū)劃分等。根據(jù)2 MWt TMSR-LF1的初步設(shè)計,采用確定論方法對進行事故分類,列出始發(fā)事件清單,分析各種事故工況下發(fā)生放射性釋放的可能性,篩選出可能導(dǎo)致放射性釋放的事故:燃料鹽泄漏、燃料鹽覆蓋氣系統(tǒng)邊界泄漏、尾氣處理系統(tǒng)失效和冷卻鹽泄漏。然后通過比較事故對廠房外環(huán)境是否產(chǎn)生影響和所產(chǎn)生輻射影響的嚴重程度,選取燃料鹽覆蓋氣系統(tǒng)邊界泄漏事故為TMSR-LF1的應(yīng)急計劃參考事故。第三章,應(yīng)急計劃參考事故輻射后果評價。根據(jù)IAEA推薦的源項估計方法,保守估計TMSR-LF1的應(yīng)急計劃參考事故情況下的釋放源項。基于建筑物擾流和低風速修正的高斯煙羽模型,使用ARCON96程序估算TMSR-LF1場址范圍內(nèi)的放射性核素濃度分布。計算了事故輻射后果,分析了覆蓋氣吹掃速率、緊急停堆時間、氚、照射方式和時間等因素對應(yīng)急計劃參考事故輻射后果的影響。根據(jù)事故輻射后果對TMSR-LF1進行應(yīng)急狀態(tài)分級,分析可得TMSR-LF1至多只需要場區(qū)應(yīng)急準備。第四章,初步建立TMSR-LF1的應(yīng)急準備與響應(yīng)�；赥MSR-LF1的應(yīng)急狀態(tài)分級,采用IAEA推薦的方法建立了TMSR-LF1的A識別類應(yīng)急行動水平的初步框架,采用我國現(xiàn)行的應(yīng)急計劃區(qū)劃分方法,分析得出TMSR-LF1在主體廠房邊界以外可以取消應(yīng)急計劃區(qū)。最后初步建議了TMSR-LF1應(yīng)具備的應(yīng)急組織設(shè)計和應(yīng)急響應(yīng)能力配置。第五章,總結(jié)與展望�？偨Y(jié)了本研究所取得的成果以及存在的不足之處,并對未來可能的進一步研究進行了展望。
【圖文】：

[23]。圖1.1 MSRE反應(yīng)堆俯視圖[20]Figure 1.1 Bird View of MSRE Reactor基于 MSRE 的成功，ORNL 緊接著又提出了熔鹽增殖反應(yīng)堆（Molten SaltBreeder Reactor, MSBR）的概念設(shè)計。MSBR 的設(shè)計熱功率為 2250 MWt，電功率為 1000 MWe，采用 LiF-BeF2-ThF4-UF4作為燃料熔鹽，石墨作為慢化劑，，LiF-BeF2作為冷卻鹽，Hastelloy-N 哈氏合金作為結(jié)構(gòu)材料[24]。由于缺乏支持和經(jīng)費，MSBR 項目被迫中止于上世紀 70 年代[18]。與 MSBR 同一時期，前蘇聯(lián)展開了熔鹽錒系元素再循環(huán)與嬗變堆（MoltenSalt Actinide Recycler & Transmuter, MOSART）的研究[25][27]。由于政治環(huán)境和切爾諾貝利核事故的影響

MSFR 和 MOSART 的概念圖如圖 1.2 和圖 1.3 所示。圖1.2 MSFR概念圖[20]Figure 1.2 MSFR Concepts日本也對熔鹽增殖堆做了不少研究。上世紀 80 年代，日本提出了加速器熔鹽增殖堆（Accelerator Molten-Salt Breeder, AMSB）和熔鹽動力反應(yīng)堆（Molten-SaltPower Reactor FUJI）的基礎(chǔ)概念設(shè)計，并提出一個由 FUJI 系列反應(yīng)堆、ASMB和批處理工廠組成的釷基熔鹽核能協(xié)作系統(tǒng)（Thorium Molten Salt Nuclear EnergySynergetic System, THORIMS-NES）的概念[32]。FUJI 的概念示意圖如 1.4 所示。FUJI系列堆采用7LiF-BeF2-ThF4-UF4作為標準燃料熔鹽，NaBF4-NaF作為冷卻鹽，哈氏合金為結(jié)構(gòu)材料[33]。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TL426

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本文編號：2709720