為研究錒系可燃毒物在板狀燃料組件的燃耗特性和延長壽期的適用性,本研究以不同富集度的板狀燃料為對(duì)象,計(jì)算分析了相同初始組件無限增殖因數(shù)(k_inf)情況下的錒系可燃毒物裝載量、燃耗深度、²³⁵U利用率等。結(jié)果表明,在低富集度（4%～7%）情況下,240Pu可燃毒物在壽期內(nèi)表現(xiàn)出較好的轉(zhuǎn)換效應(yīng),²³⁵U利用率高,可起到延長堆芯壽期的作用;在中等富集度（25%～40%）情況下,240Pu可燃毒物的轉(zhuǎn)換效應(yīng)減弱,而²³¹Pa可燃毒物表現(xiàn)出較好的轉(zhuǎn)換效應(yīng);在高富集度（70%～97%）情況下,²³¹Pa可燃毒物的轉(zhuǎn)換效應(yīng)減弱,但含²³¹Pa組件的²³⁵U利用率和達(dá)到的燃耗深度在所選錒系核素中最大;240Pu可作為長壽期低富集度燃料可燃毒物的選擇,²³¹Pa可作為長壽期中等、高富集度燃料可燃毒物的選擇。 

【文章來源】：核動(dòng)力工程. 2020,41(03)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

不同燃料富集度下中子能譜

231Pa俘獲中子后生成232Pa,232Pa的半衰期31.5 h，經(jīng)β衰變后生成232U,232U的熱中子俘獲截面和裂變截面極為相近（圖6），既能俘獲中子生成易裂變核素233U，又能裂變補(bǔ)償反應(yīng)性，是一種可裂變核素[14]。231Pa的轉(zhuǎn)換效應(yīng)高，這為含231Pa的組件實(shí)現(xiàn)高燃耗提供了可能性。在低燃料富集度時(shí)，壽期較短，232Pa的衰變需要時(shí)間，壽期內(nèi)生成的233U含量少，對(duì)反應(yīng)性的補(bǔ)充較弱，231Pa的增殖效應(yīng)未表現(xiàn)出來，231Pa更多的是作為中子吸收體；隨著燃料富集度的增加，組件所能達(dá)到的燃耗深度和壽期增加，在組件壽期內(nèi)，231Pa轉(zhuǎn)換成的233U變多，反應(yīng)性明顯增加，含231Pa的組件所能達(dá)到的燃耗深度要大于不含可燃毒物組件所能達(dá)到的燃耗深度，延長堆芯壽期；當(dāng)燃料富集度繼續(xù)增加，隨著中子能譜的進(jìn)一步硬化，231Pa和232U的中子俘獲截面減小，231Pa轉(zhuǎn)換成233U的周期延長，231Pa的增殖效應(yīng)減弱，在壽期內(nèi)未表現(xiàn)出增殖效應(yīng)，但壽期末反應(yīng)性懲罰較小。同時(shí)，231Pa和232U適度的中子吸收截面使組件在整個(gè)燃耗過程中反應(yīng)性的波動(dòng)較為平緩，231Pa的共振吸收截面較大，燃料中加入231Pa后，使組件的慢化劑溫度系數(shù)和燃料溫度系數(shù)仍能保持在負(fù)值。所以在整個(gè)燃料富集度區(qū)間，組件中含231Pa的份額相對(duì)較少，達(dá)到的燃耗深度較大，燃耗過程中235U的利用率高。4 結(jié)論

高富集度組件含不同錒系核素下組件無限增殖因數(shù)隨燃耗變化曲線

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3304308