隨著生產(chǎn)、生活對(duì)能源需求的不斷增長(zhǎng),核能作為具有多種優(yōu)勢(shì)的清潔能源,正受到越來(lái)越多的關(guān)注。相對(duì)于煤、石油等化石燃料能源,核裂變能具有以下優(yōu)點(diǎn):（1）燃料體積小,可釋放能量大;（2）安全性強(qiáng);（3）不會(huì)釋放二氧化硫和氧化氮等有害氣體,污染小。核燃料中的可裂變?cè)刂饕?35U,232Th（增殖到233U后裂變）和239Pu。中科院上海應(yīng)用物理研究所承擔(dān)了中科院釷基熔鹽堆（TMSR）先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)。熔鹽堆發(fā)展了兩種堆型:固態(tài)燃料熔鹽堆與液態(tài)燃料熔鹽堆,分別使用:多層包覆TRISO燃料（tristructural isotropic particles）和液態(tài)核燃料（熔解在冷卻劑熔融鹽中的錒系氟化物燃料）。基于密度泛函理論,本論文運(yùn)用多種模擬計(jì)算軟件,研究了上述兩種燃料的微觀結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵性質(zhì)。本論文的主要內(nèi)容包括三個(gè)方面:1.釷基碳化物燃料（一碳化釷）的缺陷穩(wěn)定性;2.釷基碳化物燃料（二碳化釷）的微觀電子結(jié)構(gòu);3.錒系氟化物AnF4（An=Th-Cm）中An-F的成鍵特性研究。本論文采用密度泛函理論研究了新型釷基核燃料（一碳化釷）的彈性性質(zhì)和缺陷穩(wěn)定性。理論計(jì)算得到的一碳化釷的電子結(jié)構(gòu)和彈性性質(zhì)與實(shí)... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)上海市

【文章頁(yè)數(shù)】：116 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

5d，4f，和5f金屬的Wigner-Seitz半徑隨原子序數(shù)的變化圖

1.3. 钚金屬相對(duì)于壓強(qiáng)和溫度的三維相圖。圖來(lái)自文獻(xiàn)[素的應(yīng)用素具有毒性和放射性，它的非核能應(yīng)用領(lǐng)域非常有限。最（或核武器）中，通過(guò)錒系元素核裂變釋放能量。如圖 用到的 TRISO 燃料球的結(jié)構(gòu)示意圖。燃料核芯中的核燃碳化物，氮化物等類(lèi)型，其中應(yīng)用最多的是錒系氧化物。分為鈾基和釷基兩類(lèi)，而目前應(yīng)用最廣的是鈾基核燃料。釋放出來(lái)的能量是非常巨大的，例如一個(gè)235U 原子核裂00MeV，每克235U 完全裂變大約能產(chǎn)生 8.0×107kJ 的能量燃燒時(shí)所放出的能量。但由于釷在地殼中的儲(chǔ)藏量是鈾的變核能目前正受到越來(lái)越多的關(guān)注。素核裂變會(huì)放出中子和 γ 射線等核素，使得錒系元素的另

圖 1.4. TRISO 燃料球結(jié)構(gòu)示意圖錒系元素在空間技術(shù)、氣象學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)方面，都有著實(shí)際和潛在的應(yīng)用價(jià)值。如利用238Pu 裂變能作為能源，使用轉(zhuǎn)換裝置將能量轉(zhuǎn)換為電能，可將238Pu 用于地面的電源系統(tǒng)中，例如海底電纜的增音器，航海浮標(biāo)或者遙控轉(zhuǎn)播電臺(tái)的電源。在空間方面，也已經(jīng)發(fā)射了幾顆裝有用238Pu 作為燃料的放射性核素?zé)犭娹D(zhuǎn)換電池的導(dǎo)航和氣象地球衛(wèi)星。在生物醫(yī)學(xué)方面，238Pu 已用作心臟起搏器和人造器官如心臟和腎臟中的功能單元。通常用的化學(xué)電池起搏器的壽命少于 2 年，而238Pu 作能源的核動(dòng)力起搏器的壽命遠(yuǎn)超過(guò) 10 年，因此減少了患者更換起搏器電源的痛苦。1.3 核燃料中的含錒系元素化合物反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)，燃料元件中的核燃料發(fā)生裂變，產(chǎn)生熱量然后通過(guò)冷卻劑將

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Phase transition and thermodynamic properties of ThO2 : Quasi-harmonic approximation calculations and anharmonic effects[J]. 李強(qiáng),楊俊升,黃多輝,曹啟龍,王藩侯.  Chinese Physics B. 2014(01)
[2]Theoretical studies on the complexation of uranyl with typical carboxylate and amidoximate ligands[J]. XU ChaoFei,SU Jing,XU Xiang,LI Jun.  Science China（Chemistry）. 2013(11)
[3]未來(lái)先進(jìn)核裂變能——TMSR核能系統(tǒng)[J]. 江綿恒,徐洪杰,戴志敏.  中國(guó)科學(xué)院院刊. 2012(03)
[4]The structural and spectroscopic properties for uranium oxides[J]. 李鵬,賈婷婷,高濤,李贛.  Chinese Physics B. 2012(04)



本文編號(hào)：3003710