燃耗信任制的應(yīng)用使得在乏燃料的臨界安全分析中考慮燃料輻照后所帶來的反應(yīng)性降低的影響,從而有效的提高乏燃料的貯存、運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性。然而無論在怎樣的乏燃料管理系統(tǒng)中應(yīng)用燃耗信任制都必須要核實(shí)乏燃料的燃耗,這也就使得燃耗測量技術(shù)成為燃耗信任制中必不可少的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。目前為止人們開發(fā)出了多種不同特點(diǎn)和用途的燃耗測量方法,本論文基于燃耗測量方法中應(yīng)用最為廣泛的γ譜法進(jìn)行了拓展研究。鑒于采用長半衰期核素作為燃耗測量的標(biāo)識核素的方法會受輻照歷史的影響,采用短半衰期核素作為燃耗測量的標(biāo)識核素的方法操作較為復(fù)雜,本文提出了一種適用范圍更廣的燃耗測量方法——基于短半衰期核素平衡濃度值求解燃耗。該方法通過將待測乏燃料放入堆內(nèi)再次輻照一定時間或是待測燃料在卸料前保持恒定中子通量運(yùn)行一段時間以使得短半衰期標(biāo)識核素建立濃度平衡。文中針對燃耗富集度的不同而考慮了 239Pu對標(biāo)識核素的貢獻(xiàn)量,并推導(dǎo)了通過標(biāo)識核素求解燃耗的相應(yīng)公式。為了尋找滿足該燃耗測量方法的標(biāo)識核素,本文基于半衰期時長、母核特性、特征γ的能量與分支比等限制條件對ORIGEN模擬結(jié)果中的上百種裂變核素進(jìn)行分析并篩選出了六種候選標(biāo)識核素88Kr(2.84h)、91Sr(9.93h)、92Sr(2.66h)、133I(20.83h)、135I(6.58 h)、142La(1.52h)。為了進(jìn)一步驗(yàn)證燃耗測量實(shí)驗(yàn)中不同富集度、不同燃耗深度的乏燃料γ測量譜中能否出現(xiàn)標(biāo)識核素的特征γ峰。本文首先通過模擬譜和實(shí)際γ測量譜進(jìn)行對比分析,驗(yàn)證了本文的數(shù)據(jù)處理程序與模型的合理性。并對乏燃料輻照前后分別冷卻不同時間的情況進(jìn)行了模擬,結(jié)果表明乏燃料輻照前的冷卻時間不影響標(biāo)識核素的平衡濃度,且從模擬γ譜中可知當(dāng)乏燃料輻照后冷卻標(biāo)識核素的1-4倍半衰期時長,標(biāo)識核素能出現(xiàn)明顯可觀測的特征峰,進(jìn)而表明在實(shí)驗(yàn)過程中這一冷卻區(qū)間適合進(jìn)行γ譜的測量。最后通過六種標(biāo)識核素求解得到的不同實(shí)驗(yàn)條件下測得的燃耗值,HEU與LEU乏燃料的燃耗計(jì)算結(jié)果均與理論值吻合。且在不考慮探測效率、自吸收的情景下得到燃耗值與理論值偏差為～3%,從而驗(yàn)證了使用這些新標(biāo)識核素求解燃耗的可行性。
【學(xué)位單位】：中國工程物理研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TL24
【部分圖文】：

圖１．１各燃耗測量方法之間的聯(lián)系??１．１．１．１破壞性燃耗測量??破壞性燃耗測量通常是將待測樣品進(jìn)行化學(xué)溶解，然后使用質(zhì)譜儀、ａ譜儀、Ｐ譜??儀、Ｙ譜儀、分光光度計(jì)等測量設(shè)備對燃料組件中某種核素的含量或是活度以及多種核??素的含量或是活度的比值進(jìn)行分析而確定燃耗。該方法雖然具有測量直接性的優(yōu)勢，但??由于其測量周期相對較長，測量過程中操作復(fù)雜且對測量環(huán)境要求高等局限性而通常被??用于乏燃料測量中的一種補(bǔ)充測量方式。??１．１．１．２非破壞性燃耗測量??非破壞性燃耗測量通常是以乏燃料中放出的Ｙ射線或是中子為信息載體進(jìn)行燃耗分??

短半衰期核素平衡濃度法測燃耗??的乏燃料在恒定中子通量條件下再次輻照一定時間，使得乏燃料中某些特定短半素能夠在當(dāng)前中子通量條件下建立濃度平衡。隨后卸料冷卻并對乏燃料進(jìn)行Ｙ分析，結(jié)合停堆冷卻時間、探測效率、自吸收等參數(shù)的計(jì)算，反推得到短半衰核素在卸料前建立的平衡濃度，最后通過這些核素的平衡濃度與剩余２３５Ｕ含關(guān)系求解得到乏燃料中剩余的２３５Ｕ的量，結(jié)合乏燃料的初始富集度而求得其耗值。采用本論文方法測量燃耗時，某些特定短半衰期核素濃度的變化規(guī)律可由示。??濃度??

?２５０??Ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ?ｔｉｍｅ?（ｄ）??圖２．５?初始富集度為２０％的Ｕ３Ｓｉ２－Ａｌ燃料（ＬＥＵ）中重核之間的耦合關(guān)系??〇?“？討??ａ?－５０－＂．??｜?－１
【參考文獻(xiàn)】

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2 ;中國在運(yùn)核電機(jī)組數(shù)量世界排名第四[J];工具技術(shù);2016年08期

3 蔡立亞;王蘇禮;劉灃漪;;中國未來核電發(fā)展空間研究[J];中國能源;2016年01期

4 李越;肖德濤;劉新華;丘壽康;何正忠;;我國乏燃料運(yùn)輸現(xiàn)狀探討[J];輻射防護(hù);2016年01期

5 張生玲;李強(qiáng);;低碳約束下中國核電發(fā)展及其規(guī)模分析[J];中國人口·資源與環(huán)境;2015年06期

6 洪謙;楊慶湘;楊波;;非能動核電廠燃耗信任制方法研究及其應(yīng)用[J];核科學(xué)與工程;2013年04期

7 夏兆東;周小平;李曉波;呂牛;鄭繼業(yè);;田灣核電站乏燃料水池采用燃耗信任制的計(jì)算研究[J];原子能科學(xué)技術(shù);2013年11期

8 攸國順;張春明;;燃耗信任制分析方法在乏燃料裝卸與貯存系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];核安全;2011年04期

9 楊歷軍;;非破壞性燃耗測量方法綜述[J];核電子學(xué)與探測技術(shù);2011年02期

10 李潤東;A.V.Bushyev;A.F.Korin;;研究堆乏燃料組件中~(235)U含量和燃耗的測定[J];核動力工程;2009年01期

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本文編號：2841748