100MWt小型熔盐堆的放射性产物研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 周炜龙 |
| 答辩日期 | 2021 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所) |
| 导师 | 严睿 |
| 关键词 | 小型熔盐堆 主回路 锕系核素 放射性源项 SCALE6.1 堆芯优化 |
| 英文摘要 | 熔盐堆作为第四代先进核反应堆的六种候选堆型之一,采用高温液态熔盐作为冷却剂、慢化剂和燃料,也是候选堆型中唯一使用液态燃料的反应堆系统。熔盐堆在高温常压下运行,其系统在固有安全性、中子经济性、防核扩散和燃料循环等方面具有显著的优势。当今研究现状和趋势表明,第四代反应堆已经逐渐成为解决世界新的能源和环境问题的关键,而熔盐堆具有较好的技术积累和显著的优点,逐渐在第四代堆中脱颖而出,成为当下研究焦点。放射性源项主要是指放射性物质由给定来源向环境的实际释放或潜在释放信息,主要内容包括释放核素的种类、状态、产量以及随时间变化的其他特征。我们知道,在反应堆运行的过程中,易裂变核素在中子辐照情况下,产生大量的放射性核素,这些放射性核素的种类有很多,多达300多种且它们随时间演化的特征复杂,过程中会附带较强的放射性。放射性分析是反应堆设计、安全运行、核设施退役、乏燃料管理。环评等工作的重要依据。因此准确的了解反应堆内产生的放射性种类和产量,预测放射性核素在反应堆内的演化以及分布对反应堆的安全运行、环境和人类的安全防护具有重要意义。小型反应堆作为新一代反应堆,它在固有安全性、经济性、建造运输、防核扩散上、核热应用等方面具有显著优势。并基于对熔盐堆的研究,本文设计出一种100MWt的小型熔盐堆的设计模型作为研究对象,建立了一套小型熔盐堆等效满功率正常运行工况下的放射性产物分析,计算了正常工况下小型熔盐堆的放射性产量及来源以及停堆后卸料毒性。本文的研究内容主要分为三个部分,分别是小型熔盐堆计算模型的设计及优化、主回路放射性产物的分析以及卸载乏燃料毒性分析。论文课题主要采用的美国橡树岭国家实验室开发的SCALE6.1软件,其中子输运计算功能模块KENO-VI中创建堆芯物理模型,通过使用几何数据包(SCALE Generalized Geometry Package,SGGP)中的各种几何体对复杂的堆芯进行建模,论文针对初始的简化模型进行了优化。基本步骤为:固定了堆芯尺寸大小、控制棒,熔盐燃料管道整体排布的基础上,考虑从有效增殖因数,增殖比等方面对燃料管道尺寸,反射层厚度,初始燃料配比及装载量进行了优化。从而确定论文后续使用的最终研究模型。论文利用得到优化堆芯,计算了小型熔盐堆在以100MWt等效满功率运行540天,运行期间堆芯内放射性核素变化特点以及寿期末反射性核素的积存量。对小型熔盐堆主回路系统的放射性产物进行了重点分析,分析了关键裂变产物核素的放射性浓度,总产量及其分布的影响规律。计算结果表明:在反应堆运行过程中放射性的主要由裂变产物和锕系核素提供,基本来自于短寿命核素不断衰变产生。其中气载放射性核素,如易挥发金属裂变产物、惰性气体、碘的同位素约占总反射性的43%以上,作为熔盐堆中主要的向环境中释放的源项,需要重要防护。此外氚的产生在主回路的沉积也是需要重点关注的问题。最后针对乏燃料进行了研究,通过计算乏燃料的组成成分、分析了小型堆中核燃料的转换与增值的可能性,而统计乏燃料中的毒性较大的核素,模拟其演化特征。这些结果为熔盐反应堆物理与屏蔽设计、放射性废物管理、批处理以及退役等提供了重要参考。 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/33897]  |
| 专题 | 中科院上海应用物理研究所2021-2022年 |
| 作者单位 | 1.中国科学院上海应用物理研究所 2.中国科学院大学; |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 周炜龙. 100MWt小型熔盐堆的放射性产物研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所). 2021. |
入库方式： OAI收割
来源：上海应用物理研究所
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