熔鹽堆作為第四代先進(jìn)核反應(yīng)堆的六種候選堆型之一,具有燃料形式簡單靈活,中子經(jīng)濟(jì)性較好等優(yōu)點(diǎn),在實(shí)現(xiàn)釷資源高效利用方面有著巨大的潛力和優(yōu)勢。釷基熔鹽堆的研究起始于上世紀(jì)50年代,但由于燃料鹽在線處理技術(shù)要求過高,石墨壽命限制、缺少研發(fā)經(jīng)費(fèi)等問題,釷基熔鹽堆的研發(fā)進(jìn)入低潮期。2010年以后,對釷基熔鹽堆的興趣開始復(fù)蘇,2011年,中國科學(xué)院啟動了釷基熔鹽堆專項(xiàng)先導(dǎo)項(xiàng)目(TMSR),TMSR提出了一條三步發(fā)展路線,最終在熔鹽堆上實(shí)現(xiàn)釷鈾循環(huán)。此外,許多私人公司也開始加入釷基熔鹽堆的研發(fā)行列,如泰拉能源公司、ThorCon USA公司等。釷基熔鹽堆經(jīng)過將近70年的發(fā)展,目前其設(shè)計(jì)理念也出現(xiàn)了很大的變化,比如:不再追求高增殖能力以避免復(fù)雜的燃料在線后處理流程;盡量采用簡化的堆芯設(shè)計(jì),降低系統(tǒng)復(fù)雜度,避免新技術(shù)的研發(fā),加快商業(yè)部署。在上述設(shè)計(jì)理念下,本文基于次臨界氯鹽快堆的物理方案,提出了釷基熔鹽能量放大器(Thorium-based Molten Salt Fast Energy Amplifier,TMSFEA)的概念設(shè)計(jì),TMSFEA采用簡單的堆芯設(shè)計(jì),堆芯中的熔鹽即作為燃料也作為散裂靶,通...

【文章頁數(shù)】：141 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 核能發(fā)展現(xiàn)狀
    1.2 釷資源與釷鈾循環(huán)
        1.2.1 釷的性質(zhì)和來源
        1.2.2 釷鈾燃料循環(huán)特點(diǎn)
        1.2.3 釷燃料在反應(yīng)堆中的利用
    1.3 熔鹽堆釷利用介紹
        1.3.1 熔鹽堆原理及特點(diǎn)
        1.3.2 釷基熔鹽堆的研究歷史與現(xiàn)狀
        1.3.3 釷基熔鹽堆存在的問題及挑戰(zhàn)
    1.4 本文主要研究目標(biāo)及內(nèi)容
第2章 次臨界系統(tǒng)燃耗程序開發(fā)
    2.1 燃耗計(jì)算程序MOBAT
        2.1.1 MCNP5簡介
        2.1.2 ORIGEN2 簡介
        2.1.3 MOBAT耦合程序介紹
    2.2 次臨界裝置燃耗計(jì)算程序MOADS
        2.2.1 外源中子效率
        2.2.2 加速器束流
        2.2.3 MOADS開發(fā)
        2.2.4 程序驗(yàn)證
    2.3 本章小結(jié)
第3章 散裂反應(yīng)原理及散裂靶中子學(xué)性能分析
    3.1 散裂反應(yīng)原理
        3.1.1 核內(nèi)級聯(lián)過程
        3.1.2 去激發(fā)過程
        3.1.3 散裂產(chǎn)物
        3.1.4 散裂中子
    3.2 散裂反應(yīng)計(jì)算模型
        3.2.1 核內(nèi)級聯(lián)模型(INC)
        3.2.2 蒸發(fā)模型
        3.2.3 裂變模型
        3.2.4 蒸發(fā)與裂變的競爭
    3.3 散裂反應(yīng)計(jì)算模擬程序
        3.3.1 HETC程序
        3.3.2 LAHET程序
        3.3.3 MCNPX程序
    3.4 散裂靶中子學(xué)性能分析
        3.4.1 計(jì)算方法與工具
        3.4.2 計(jì)算模型
        3.4.3 結(jié)果與分析
            3.4.3.1 中子產(chǎn)額及中子能譜對比
            3.4.3.2 質(zhì)子入射高度選擇
            3.4.3.3 能量沉積計(jì)算
            3.4.3.4 散裂產(chǎn)物計(jì)算
    3.5 本章總結(jié)
第4章 釷基次臨界氯鹽堆中子學(xué)設(shè)計(jì)
    4.1 次臨界氯鹽堆TMSFEA原理介紹
        4.1.1 能量放大器概念
        4.1.2 能量增益G
        4.1.3 核燃料轉(zhuǎn)換比CR
        4.1.4 TMSFEA的設(shè)計(jì)目標(biāo)
    4.2 TMSFEA的設(shè)計(jì)與優(yōu)化
        4.2.1 TMSFEA燃料鹽
        4.2.2 TMSFEA加速器質(zhì)子能量與束流功率
        4.2.3 TMSFEA反射層設(shè)計(jì)
        4.2.4 TMSFEA堆芯幾何參數(shù)及熔鹽配比
        4.2.5 TMSFEA燃耗計(jì)算分析
    4.3 本章小結(jié)
第5章 基于多循環(huán)演化的燃料循環(huán)方案研究
    5.1 多循環(huán)演化燃料循環(huán)方案介紹
    5.2 多循環(huán)燃耗演化研究
        5.2.1 keff、CR以及加速器束流強(qiáng)度演化
        5.2.2 堆內(nèi)易裂變核素裂變率份額變化
        5.2.3 堆內(nèi)主要核素的質(zhì)量演化
    5.3 多循環(huán)物理性能
        5.3.1 堆芯能譜與中子通量密度分布
        5.3.2 功率分布
        5.3.3 釷的利用率
        5.3.4 放射性毒性
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 特色與創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3796695