加速器驅(qū)動(dòng)次臨界系統(tǒng)(ADS,Accelerator Driven Sub-critical System)被認(rèn)為是一種清潔的可持續(xù)發(fā)展的能源系統(tǒng)之一;不僅能夠?qū)⒏叻派湫苑θ剂湘幼兂啥虊勖藦U料,實(shí)現(xiàn)乏燃料的安全處理,而且次臨界反應(yīng)堆可以在嬗變乏燃料的同時(shí)輸出電能,變廢為寶。ADS加速器面臨的一大挑戰(zhàn)是高可用性要求。目前要對(duì)整個(gè)ADS超導(dǎo)加速器進(jìn)行可用性設(shè)計(jì)與分析是困難的。根據(jù)各系統(tǒng)造成設(shè)備停機(jī)時(shí)間占比,對(duì)CiADS(China Initiative Accelerator Driven System)的可用性要求進(jìn)行了分配,固態(tài)功率源的分配為0.999。然后對(duì)固態(tài)功率源進(jìn)行了初步可用性設(shè)計(jì),包括現(xiàn)場(chǎng)可更換單元設(shè)計(jì)以及初步可靠性設(shè)計(jì),建立了可靠性框圖模型進(jìn)行分析。固態(tài)功率源的主放是其薄弱點(diǎn),對(duì)固態(tài)功率源的可靠性有極大的影響,所以對(duì)其進(jìn)行了冗余設(shè)計(jì),然后使用Reliasoft軟件建立了固態(tài)功率源各種冗余模型的可靠性框圖,分析結(jié)果顯示:當(dāng)其他元件的平均故障間隔時(shí)間達(dá)到171702小時(shí),25/28冗余設(shè)計(jì)可以滿足0.999的可用性要求。本文的另一項(xiàng)工作是CADS-25MeV超導(dǎo)加速器穩(wěn)定性研究,為以后CiADS超導(dǎo)加速器的建造設(shè)計(jì)提供依據(jù)。首先對(duì)CADS-25MeV超導(dǎo)加速器分別進(jìn)行了脈沖束可靠性試驗(yàn)和連續(xù)束可靠性試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)高頻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是影響加速器可靠性的兩大主要原因。然后對(duì)CADS-25MeV超導(dǎo)加速器進(jìn)行了維修性試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)電源系統(tǒng)和射頻四極場(chǎng)(RFQ)加速器是影響加速器維修性的兩大主要原因。最后,對(duì)CADS-25MeV超導(dǎo)加速器的失束次數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),造成失束的主要原因也是高頻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。本文詳細(xì)討論了各個(gè)系統(tǒng)故障的原因以及提高超導(dǎo)加速器穩(wěn)定性的措施。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TL507
【部分圖文】：

CiADS 固態(tài)功率源的可用性設(shè)計(jì)與分析目前國(guó)際上認(rèn)為有兩種方法可以產(chǎn)生嬗變，一是快中子反應(yīng)堆（輕水堆、液態(tài)屬燃料堆和聚變堆）[2,3,4,5,6,7,8]，二是利用加速器產(chǎn)生快中子，即加速器驅(qū)動(dòng)次界系統(tǒng)（ADS）。ADS 由超導(dǎo)質(zhì)子直線加速器、散裂靶和次臨界堆組成，加速器產(chǎn)生高功率質(zhì)子束流，轟擊重金屬靶產(chǎn)生快中子，驅(qū)動(dòng)和維持次臨界堆的核反應(yīng)，對(duì)核廢進(jìn)行嬗變，同時(shí)得到一定能量的輸出。圖 1.1 為 ADS 原理圖[1]。

緒論第二階段，從 2017 年到 2024 年建成 500MeV@10mA 超導(dǎo)質(zhì)子直線加速器粒流散裂靶和 10MW 次臨界堆的 ADS 實(shí)驗(yàn)裝置。第三階段，到 2030 建成 1000MeV@15mA 超導(dǎo)質(zhì)子直線加速器、顆粒流靶和 500MW 次臨界堆的 ADS 工業(yè)示范裝置。第四階段，2030 年以后進(jìn)行商業(yè)推廣。

圖 1.3 SNS 對(duì)失束次數(shù)的統(tǒng)計(jì)2010 年美國(guó)六大實(shí)驗(yàn)室出版的 ADS 白皮書(shū)對(duì)工業(yè)應(yīng)用型 ADS 所需要的 1項(xiàng)技術(shù)做了一個(gè)評(píng)估：4 項(xiàng)技術(shù)目前能實(shí)現(xiàn)，8 項(xiàng)技術(shù)可能實(shí)現(xiàn)，4 項(xiàng)技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)；其中 4 項(xiàng)不能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)都是 ADS 可用性技術(shù)，在 8 項(xiàng)可能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)中可用性技術(shù)占 2 項(xiàng)。由此可見(jiàn)可用性技術(shù)對(duì) ADS 重要性。ADS 加速器對(duì)可用性要求比其他類型的加速器高是因?yàn)?ADS 發(fā)展的最終目的是商用，要盈利，必須滿足一定的可用性，不然無(wú)法獲得利潤(rùn)。ADS 白皮書(shū)披露的 ADS 對(duì)可用性要求如表 1.3 所示。表 1.3ADS 對(duì)可用性要求研究裝置 工業(yè)示范裝置 工業(yè)應(yīng)用裝置束流功率 1-2MW 10-75MW 10-75MW可用性 ＞50% ＞70% ＞85%
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 詹文龍;徐瑚珊;;未來(lái)先進(jìn)核裂變能——ADS嬗變系統(tǒng)[J];中國(guó)科學(xué)院院刊;2012年03期

2 郭俊盛;加速器驅(qū)動(dòng)的嬗變技術(shù)及應(yīng)用──一個(gè)關(guān)于核能發(fā)展的熱門(mén)話題[J];原子核物理評(píng)論;1999年04期

3 楊永偉;高放廢物嬗變研究發(fā)展及前景[J];核動(dòng)力工程;1996年03期

本文編號(hào)：2884294