核電乏燃料中長壽命高放射性廢物的妥善處理是亟待解決的問題。其中Tc-99是乏燃料中一種重要的長壽命放射性毒物,對人類生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅。世界上大多數(shù)商用反應(yīng)堆是壓水堆,在處理核廢料領(lǐng)域里,研究壓水堆Tc-99嬗變特征并最終實(shí)現(xiàn)Tc-99的嬗變是至關(guān)重要的問題,具有很高的研究價值。本文主要對壓水堆Tc-99的嬗變對堆芯壽期的影響研究。首先,通過蒙特卡羅方法(MCNP)中子輸運(yùn)程序來模擬壓水堆堆芯模型的搭建工作。先將Tc-99添加到燃料中看keff變化情況后,在此基礎(chǔ)上研究Tc-99的兩種不同嬗變型態(tài)添加到可燃毒物當(dāng)中時的情況。將Tc-99占總可燃毒物的質(zhì)量比添加到可燃毒物當(dāng)中：一種是Tc-99均勻混合于可燃毒物中；另一種是Tc-99薄層鍍層于可燃毒物棒。研究這兩種方案下隨著質(zhì)量比例的不同對堆芯有效增值因數(shù)keff產(chǎn)生的影響。其次,利用DRAGON+ORIGENS燃耗計算程序計算這兩種裝載方式下Tc-99的嬗變率；經(jīng)過365天照射后,反應(yīng)性隨堆芯壽期的變化情況。模擬計算結(jié)果表明,與正常運(yùn)行的壓水堆keff的值做比較,當(dāng)Tc-99添加到燃料時,隨著它的裝載量的增多,堆芯keff緩慢降低；Tc-99與可燃毒物均勻混合時,隨著它的裝載量的增多,堆芯keff逐漸增大；Tc-99鍍層于可燃毒物棒時,隨著它的裝載量的增多,堆芯keff、緩慢降低。經(jīng)過365天照射后,分析計算Tc-99在壓水堆可燃毒物中的嬗變率變化。隨著Tc-99初始裝載量的增大,Tc-99的絕對嬗變量也隨之增大,然而,Tc-99的嬗變率呈現(xiàn)下降趨勢。當(dāng)Tc-99占總可燃毒物的質(zhì)量比例從1%到60%,Tc-99的年嬗變率從8.99%降至6.40%。其中當(dāng)Tc-99與可燃毒物均勻混合,Tc-99占總可燃毒物的質(zhì)量比例為55%時,此時Tc-99的總裝量為332.8 kg,Tc-99的年嬗變量為21.78 kg；當(dāng)Tc-99鍍層與可燃毒物棒外薄層為0.0442 cm時,Tc-99的總裝量為408.43 kg,Tc-99的年嬗變量為19.17 kg,與堆芯的年產(chǎn)生量近似相等,此時Tc-99的產(chǎn)生與嬗變消耗基本達(dá)到平衡。Tc-99與燃料混合和鍍層到可燃毒物棒外層時,隨著裝載量的增多,初始剩余反應(yīng)性逐漸減少,而Tc-99與可燃毒物均勻混合時,初始剩余反應(yīng)性會逐漸增大,可以有效延長堆芯壽期,使燃料元件在堆內(nèi)燃燒時間增長,有助于提高反應(yīng)堆的經(jīng)濟(jì)性。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TL421.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2810323