【摘要】：本文研究了向鉛冷快堆堆芯中添加次錒系核素(MA)引起的效應(yīng)和MA核素在鉛冷快堆的嬗變率。比較了不同MA核素,不同添加形式以及不同裝載量對(duì)堆芯keff的影響。使用MCNP程序和SCALE程序的計(jì)算結(jié)果顯示,237Np,241Am,243Am總是使堆芯keff降低,而244Cm和245Cm則總是使堆芯keff升高,且245Cm造成keff劇烈地升高。不論以何種方式向反應(yīng)堆中引入混合MA,堆芯keff都將下降,且裝載量越大,keff降低越多。三種添加形式中,嬗變棒對(duì)堆芯keff的影響最小,鍍層的影響最大,均勻混合介于二者之間。計(jì)算加入1 wt%混合MA核素的鉛冷快堆堆芯中子通量的結(jié)果顯示,堆芯中子能譜并未產(chǎn)生顯著變化,但在快堆主要中子能區(qū),中子通量仍然是減少的,減少幅度由小到大依次為嬗變棒,均勻混合和鍍層。而以嬗變棒的形式向壓水堆添加1 wt%混合MA核素之后,堆芯中子能譜將硬化,熱中子通量明顯降低。這說明在鉛冷快堆嬗變MA核素對(duì)堆芯的影響比壓水堆小。對(duì)每個(gè)組件中子通量的計(jì)算結(jié)果顯示,三種方式向堆芯添加1 wt%混合MA核素都將影響堆芯的徑向中子通量分布。均勻混合方式使堆芯燃料區(qū)每個(gè)組件中的中子通量增加,徑向中子通量分布平緩程度降低。嬗變棒使徑向中子通量分布更平緩,但在嬗變組件所在位置有明顯的擾動(dòng)。以鍍層形式添加MA核素使得徑向中子通量分布非常不平緩。MA核素在鉛冷快堆堆芯內(nèi)嬗變365天后,237Np,241Am和243Am均將減少,而244Cm和245Cm含量將增加。三種方式下MA核素的總減少率由大到小分別為均勻混合89.70%,鍍層89.47%,嬗變棒88.52%,。比較MA核素在鉛冷快堆中與熱中子堆中的嬗變率發(fā)現(xiàn),鉛冷快堆嬗變MA核素的效率比熱堆更高。MA核素嬗變時(shí)將產(chǎn)生數(shù)量可觀的釷、鈾和钚的同位素,將它們回收利用能提高核燃料資源的利用率。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TL433
【圖文】：

鈾-钚轉(zhuǎn)換鏈[8]

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文堆中的嬗變。主要 MA 核素的裂變反應(yīng)為高能閾反應(yīng)，閾值在 0.1 MeV-1 MeV，且 MA 核素在 E>0.1 MeV 能區(qū)的裂變性能比238U 好[17]。如圖 1-3 所示，主要MA 核素的裂變截面隨中子能量的增加而迅速增加，同時(shí)，主要 MA 核素的俘獲截面比238U 大，特別是在 E<1 MeV 能區(qū)中，因此，向快堆中添加 MA 核素后，低能區(qū)的中子數(shù)目將會(huì)減少，高能區(qū)中子數(shù)目增加，快堆中子能譜將硬化 ，硬化程度隨 MA 核素添加量的增加而增加[18]。在堆芯性能方面，MA 核素的緩發(fā)中子份額比堆芯其它主要核素（239Pu 除外）小，為此，將 MA 核素加入燃料中會(huì)導(dǎo)致緩發(fā)中子份額減少[19]。。研究表明，MA 核素在硬化的能譜下能作為易裂變材料，1 kg MA 核素在硬化的快中子能譜下的作用相當(dāng)于 0.6 kg235U[20]。

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 趙永松;模塊化鉛冷快堆M~2LFR-1000堆芯初步設(shè)計(jì)與燃料添加MA核素研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2714509