發(fā)布時(shí)間：2022-08-01 15:02

　　作為六種第四代先進(jìn)核反應(yīng)堆候選堆型中唯一的液態(tài)堆,熔鹽堆可在線連續(xù)添換料,其堆芯可以較小的剩余反應(yīng)性運(yùn)行,在安全性、經(jīng)濟(jì)性、燃料利用率以及防核擴(kuò)散等方面均具有顯著優(yōu)勢,是實(shí)現(xiàn)釷鈾燃料循環(huán)的理想堆型。氯鹽快堆作為熔鹽快堆的一種,其重金屬溶解度高、結(jié)構(gòu)簡單、中子經(jīng)濟(jì)性好、能譜硬,具有優(yōu)異的燃料增殖與嬗變能力,在實(shí)現(xiàn)閉式Th-U燃料循環(huán),解決當(dāng)前核能發(fā)展面臨的燃料利用率低、次錒系核素積累量大等挑戰(zhàn)上具有較大的潛力。但實(shí)現(xiàn)氯鹽快堆閉式釷鈾循環(huán)方案的大規(guī)模部署同樣面臨很多挑戰(zhàn),首先要解決的是現(xiàn)實(shí)釷鈾循環(huán)所需的燃料²³³U來源缺少的難題,氯鹽快堆由于能譜更硬,易裂變核素的裂變截面更小,因此,達(dá)到臨界需要更多的初始易裂變核素裝載量,這進(jìn)一步加劇了²³³U的來源缺乏問題。本課題從氯鹽快堆平衡態(tài)的增殖特性優(yōu)化入手,采用混合智能算法在固定總功率條件下對平衡態(tài)的平衡增殖性能進(jìn)行了優(yōu)化,然后基于優(yōu)化后的堆芯模型,利用目前可獲得的點(diǎn)火燃料（富集鈾和從壓水堆乏燃料中分離得到的钚以及超鈾）,在邊增殖邊燃燒（Breeding and Burning,B＆B）與預(yù)增殖（Pre... 

【文章頁數(shù)】：197 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 引言
    1.1 可持續(xù)能源供應(yīng)與核電發(fā)展
    1.2 熔鹽堆發(fā)展歷程與研究現(xiàn)狀
        1.2.1 氟鹽堆研究歷史與現(xiàn)狀
        1.2.2 氟鹽與氯鹽性能對比
        1.2.3 氯鹽堆發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀
    1.3 釷鈾燃料循環(huán)
        1.3.1 釷鈾循環(huán)的優(yōu)勢
        1.3.2 釷資源利用歷史與現(xiàn)狀
        1.3.3 釷鈾循環(huán)面臨的挑戰(zhàn)
    1.4 本文研究內(nèi)容及目標(biāo)
第2章 熔鹽堆燃耗計(jì)算方法
    2.1 TMCBurnup與 MESA程序介紹
        2.1.1 TMCBurnup程序介紹
        2.1.2 MESA程序介紹
    2.2 內(nèi)部模塊介紹
        2.2.1 SCALE6.1模塊介紹
        2.2.2 MODEC計(jì)算方法
    2.3 TMCBurnup程序與MESA程序驗(yàn)證
        2.3.1 MSFR模型介紹
        2.3.2 TMCBurnup程序驗(yàn)證
        2.3.3 MESA平衡態(tài)快速搜索程序驗(yàn)證
    2.4 本章小結(jié)
第3章 氯鹽快堆初步設(shè)計(jì)方案研究
    3.1 MCFR幾何結(jié)構(gòu)模型
    3.2 氯鹽快堆載體鹽的選擇
        3.2.1 單鹽性能對比
        3.2.2 備選載體鹽性能分析
    3.3 ~(37)Cl富集度分析及選擇
        3.3.1 初始臨界下~(37)Cl豐度影響
        3.3.2 ~(37)Cl富集度在燃耗過程中的影響
    3.4 后處理模式選擇
    3.5 本章小結(jié)
第4章 氯鹽快堆平衡態(tài)增殖性能優(yōu)化
    4.1 優(yōu)化參量的選擇
        4.1.1 堆芯幾何對增殖性能的影響
        4.1.2 堆芯功率密度對增殖性能的影響
        4.1.3 后處理速率對增殖性能的影響
    4.2 混合自適應(yīng)遺傳退火算法開發(fā)
        4.2.1 遺傳算法介紹
        4.2.2 傳統(tǒng)的模擬退火算法
        4.2.3 混合自適應(yīng)遺傳退火算法(HAGASA)
    4.3 HAGASA算法性能測試
        4.3.1 在連續(xù)純數(shù)值函數(shù)中的驗(yàn)證
        4.3.2 在AHTR堆芯功率展平上的驗(yàn)證
        4.3.3 在WWER-1000反應(yīng)堆換料驗(yàn)證
        4.3.4 HAGASA測試結(jié)果總結(jié)
    4.4 氯鹽快堆平衡態(tài)增殖性能優(yōu)化
        4.4.1 熔鹽堆平衡態(tài)優(yōu)化程序介紹
        4.4.2 目標(biāo)函數(shù)確定
        4.4.3 氯鹽快堆平衡態(tài)性能優(yōu)化
    4.5 本章小結(jié)
第5章 B&B過渡模式下氯鹽快堆Th-U循環(huán)中子學(xué)性能研究
    5.1 B&B過渡模式下IMCFR的 Th-U循環(huán)性能分析
        5.1.1 堆芯能譜及能譜因子
        5.1.2 堆芯核素演化
        5.1.3 堆芯增殖性能研究
        5.1.4 安全特性研究
        5.1.5 放射性分析
    5.2 不同堆型不同燃料循環(huán)方式下的中子學(xué)參數(shù)對比
        5.2.1 初始臨界分析
        5.2.2 增殖性能
        5.2.3 安全特性
        5.2.4 放射性分析
    5.3 本章小結(jié)
第6章 PB&B過渡模式下氯鹽快堆Th-U增殖中子學(xué)性能研究
    6.1 PB&B過渡模式下IMCFR的 Th-U循環(huán)性能分析
        6.1.1 核素質(zhì)量流
        6.1.2 堆芯核素演化
        6.1.3 增殖性能分析
        6.1.4 安全參數(shù)分析
        6.1.5 放射性分析
    6.2 不同堆型不同循環(huán)方式的中子學(xué)參數(shù)分析
        6.2.1 能譜演化
        6.2.2 增殖性能對比
        6.2.3 安全參數(shù)對比
        6.2.4 放射性分析
    6.3 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 未來工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3667668