隨著核電事業(yè)的快速發(fā)展,核電站乏燃料后處理(尤其是長壽命放射性廢物后處理)是我國核電可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。國際上普遍認(rèn)可的解決乏燃料后處理方法是分離-嬗變技術(shù),本論文提出了在熱中子堆中進(jìn)行次錒系核素(MA)嬗變方案,并通過程序進(jìn)行了堆芯模擬、參數(shù)計(jì)算、結(jié)果對比等研究,為核電站熱中子堆嬗變提供了理論基礎(chǔ)。本論文介紹了分離-嬗變技術(shù)在國內(nèi)和國外的發(fā)展情況和不同反應(yīng)堆的嬗變特性,引出嬗變就是將長壽命高放射性廢物(次錒系核素和長壽命裂變產(chǎn)物)裂變?yōu)槎虊勖怂鼗蚍�(wěn)定核素,消除高放射性核素的危害；或者是通過俘獲反應(yīng)將其變?yōu)榫哂薪?jīng)濟(jì)價(jià)值的核素。隨后對次錒系核素(Np-237、Am-241、Am-243、Cm-244和Cm-245)的性質(zhì)、截面等進(jìn)行了研究。次錒系核素的嬗變率計(jì)算是通過燃耗程序?qū)崿F(xiàn)的,而燃耗數(shù)據(jù)庫是程序計(jì)算結(jié)果是否準(zhǔn)確的重要影響因素,本論文研究了反應(yīng)堆偽裂變產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫的制作。國際和國內(nèi)對熱中子反應(yīng)堆進(jìn)行次錒系核素(MA)嬗變的研究比較少,但是熱中子堆是世界上運(yùn)行數(shù)量最多的反應(yīng)堆,也是現(xiàn)階段最具有可能進(jìn)行次錒系核素嬗變的堆型,于是,本論文對高通量熱中子堆和壓水堆中嬗變次錒系核素進(jìn)行了研究,并提出了自己的研究方案。對于高通量熱中子堆嬗變次錒系核素,首先利用蒙特卡羅程序(MCNP)研究了堆芯添加次錒系核素后,堆芯keff、中子通量等數(shù)據(jù),隨后利用燃耗程序SCALE計(jì)算了次錒系核素在高通量堆中經(jīng)過輻照后的嬗變率,并對結(jié)果進(jìn)行了分析。對于壓水堆中嬗變次錒系核素,本論文并提出了三種次錒系核素在壓水堆中嬗變方案,第一種方案是將次錒系核素與燃料均勻混合；第二種方案是將次錒系核素制作成單獨(dú)的嬗變棒,替換堆芯中的部分燃料棒；第三種方案是將次錒系核素添加到可燃毒物組件中的可毒物棒位置。對方案一和方案二進(jìn)首先利用MCNP程序模擬了壓水堆堆芯,然后計(jì)算了堆芯反應(yīng)性等參數(shù),對比發(fā)現(xiàn)次錒系核素對堆芯的反應(yīng)性影響較大,如果反應(yīng)堆要持續(xù)運(yùn)行,就需要提高燃料的富集度,這將會使反應(yīng)堆內(nèi)中子性能發(fā)生改變,隨后利用燃耗程序程序計(jì)算了在堆芯中輻照后的嬗變率。第三種方案可以分為兩種情況,一種是將次錒系核素添加到可燃毒物棒中不銹鋼包殼和鋯合金中間的水空隙；另一種方案是次錒系核素代替可燃毒物棒中的部分可燃毒物。利用MCNP程序研究了改變MA添加量、可燃毒物棒數(shù)目和可燃毒物棒外徑后,堆芯keff等參數(shù)的變化,并利用DRAGON軟件計(jì)算了次錒系核素在反應(yīng)堆中輻照后的嬗變情況。本論文主要研究了次錒系核素在熱中子堆中嬗變,通過數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),在高通量熱堆中次錒系核素的嬗變率比較高,而壓水堆的嬗變率沒有高通量熱中子堆高。對于第三種嬗變方案,在不銹鋼和鋯合金之間的水隙中添加次錒系核素的嬗變率比替換部分可燃毒物的嬗變率高；但是,次錒系核素替換部分可燃毒物棒的布置方式,對整個(gè)堆芯的結(jié)構(gòu)影響更小�？傊�,本文進(jìn)行的研究和計(jì)算得到的數(shù)據(jù)將對我國熱堆(尤其是壓水堆)嬗變提供理論支持,并為我國嬗變研究提供了一種新的方向。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TL431

【參考文獻(xiàn)】

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1 潘自強(qiáng),馬忠海,李旭彤,毋濤,修炳林;我國煤電鏈和核電鏈對健康、環(huán)境和氣候影響的比較[J];輻射防護(hù);2001年03期

2 羅上庚;高放廢物的分離與嬗變[J];輻射防護(hù);1996年01期

3 王群;耿云玲;;日本福島核事故分析與思考[J];國防科技;2012年06期

4 馬成輝;;美國先進(jìn)核燃料循環(huán)計(jì)劃概述及對我國的啟發(fā)[J];核安全;2008年01期

5 黃祥瑞，高佳，鄭福裕;核電廠設(shè)計(jì)中的工效學(xué)──兼評三哩島與切爾諾貝利事故[J];核動力工程;1994年03期

6 史永謙;;核電站乏燃料對生物圈的影響及ADS對策[J];原子核物理評論;2007年02期

7 顧忠茂;;核能與先進(jìn)核燃料循環(huán)技術(shù)發(fā)展動向[J];現(xiàn)代電力;2006年05期

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1 王凱;熱堆中添加MA核素的嬗變研究[D];華北電力大學(xué);2012年

本文編號：2809836