聚变—裂变实验混合堆材料研究现状

本文介绍聚变-裂变实验混合堆第一壁初步概念设计的特点和要求,结构材料和衬瓦材料研究计划;低通量聚变中子、高通量裂变中子,a~-,P~-、C~+等带电粒子和高能电子照射前几种奥氏体不锈钢的微观结构和性能;带电粒子照射后的组织变化及肿胀行为初探;低各向异性度石墨和不同工艺条件下涂层的C~+SiC抗H~+溅射和抗电子束热震行为。500℃,1.8-4.7MeV的a~-粒子束和1.5MeV质子束分别照射至10~(18)a/cm~2和3.7×10~(19)P/cm~2,固溶退火的316SS的肿胀率为8%,20%冷加工316SS和316(Ti)SS的性能优于316LSS。     

聚变-裂变混合能源堆球模型参数敏感性分析

在聚变-裂变混合能源堆球模型基础上,使用蒙特卡罗方法中子学程序对中子源、铀水体积比、产氚区等相关参数进行了中子学的敏感性计算。分析了各参数对混合能源堆能量放大倍数M和氚增殖比TBR的影响,并总结其基本规律,为开展进一步的混合能源堆概念设计提供了重要参考。     

聚变—裂变混合堆及其在我国核能发展中的作用

本文概要介绍聚变和聚变-裂变混合堆基本原理及其作用。聚变-裂变混合堆可以为压水堆或快堆提供充足的核燃料。它和压水堆或快堆组成的系统具有经济可行性。在解决我国核能发展中燃料短缺问题和促进纯聚变能源的发展方面可望发挥重要的作用。     

聚变-裂变混合堆次临界能源包层结构的热-力耦合分析

探讨了一种新型聚变-裂变混合堆次临界能源包层的有限元建模方法。应用ANSYS Workbench软件建立了该次临界能源包层的3D结构模型,并对该模型进行了稳态热分析、热-力耦合分析,获得了包层各零件的应力分布及变形分布,分析了包层各零件的强度、刚度,利用热-力耦合分析找到了该次临界能源包层的薄弱环节。计算结果表明,该包层满足强度、刚度要求,为该次临界能源包层的设计和改进提供了理论依据。     

聚变-裂变燃料工厂概念设计

报道了正在进行的一项聚变-裂变燃料工厂的概念设计计划,它的主要内容是进行参量系统的分析和进行一些关键性的实验与技术研究,并通过这些研究来探讨在中国建立聚变-裂变燃料工厂来支持PWR核电站的必要性和技术可行性,为下世纪初在中国建立一座实验性的聚变-裂变混合堆作可行性和方案性研究。已有的研究表明,在现有物理与技术基础之上,已有可能建成有意义的,以生产裂变燃料为主的聚变-裂变混合堆。     

聚变－裂变混合堆安全性初探

对聚变－裂变混合堆的安全性进行了初步分析和探讨．主要利用改进后的混合堆放射性程序ＦＤＫＲ对混合堆产生的核废物及放射性进行计算，并将结果与压水堆、高温气冷堆和液态金属冷却快中子增殖堆进行了比较。结果表明，混合堆与裂变动力堆相比有较好的安全性。     

聚变-裂变混合堆水冷包层中子物理性能研究

研究直接应用国际热核聚变实验堆（ITER）规模的聚变堆作为中子驱动源,采用天然铀为初装核燃料,并采用现有压水堆核电厂成熟的轻水慢化和冷却技术,设计聚变-裂变混合堆裂变及产氚包层的技术可行性。应用MCNP与Origen2相耦合的程序进行计算分析,研究不同核燃料对包层有效增殖系数、氚增殖比、能量放大系数和外中子源效率等中子物理性能的影响。计算分析结果显示,现有核电厂广泛使用的UO₂核燃料以及下一代裂变堆推荐采用的UC、UN和U₉₀Zr₁₀等高性能陶瓷及合金核燃料作为水冷包层的核燃料,都能满足以产能发电为设计目标的新型聚变 裂变混合堆能量放大倍数的设计要求,但只有UC和U₉₀Zr₁₀燃料同时满足聚变燃料氚的生产与消耗自持的要求。研究结果对进一步研发满足未来核能可持续发展的新型聚变-裂变混合堆技术具有潜在参考价值。     

混合堆增殖乏燃料组件中子学特性初步研究

本文主要对聚变-裂变混合堆增殖乏燃料在压水堆组件中使用的可能性进行了初步研究。根据聚变 裂变混合堆增殖乏燃料的特点,给出了的聚变-裂变混合堆增殖乏燃料压水堆组件设计方案,分析组件的燃料温度系数、慢化剂温度系数等参数。结果表明：聚变 裂变混合堆乏燃料组件的特性与全铀组件的特性相似。在相同的易裂变同位素质量百分比情况下,本文给出的组件设计方案的功率不均匀系数更小。研究结果可为未来实现聚变 裂变混合堆和压水堆联合循环系统提供技术支持。     

On the Tritium Breeding Capability of Flibe, Flinabe, and Li20Sn80 in a Fusion-Fission (Hybrid) Reactor

In a commercial (DT) driven fusion reactor, the tritium breeding ratio per incident fusion neutron must be greater than 1.05 to maintain tritium self-sufficiency for the driver. In this study tritium breeding capability of three different coolants, namely Flibe (LiF·BeF₂), Flinabe (LiF·NaF·BeF₂), and Li₂₀Sn₈₀ in a (DT) driven fusion-fission (hybrid) reactor was investigated for different refractory alloys (W-5Re, TZM, T111, and Nb-1Zr) as structural material. Neutron transport calculations were conducted with the help of SCALE 4.3 SYSTEM by solving the Boltzmann transport equation with code XSDRNPM. The contribution of Flibe, Flinabe, and Li₂₀Sn₈₀ with respect to ⁶Li enrichment in their lithium content to overall TBR was investigated. In addition, the effect of structural material type on TBR was examined.     

Advanced Burnup Calculation Code System in a Subcritical State with Continuous-Energy Monte Carlo Code for Fusion-Fission Hybrid Reactor

The fusion-fission (FF) hybrid reactor is a promising energy source that is thought to act as a bridge between the existing fission reactor and the genuine fusion reactor in the future. The burnup calculation system that aims at precise burnup calculations of a subcritical system was developed for the detailed design of the FF hybrid reactor, and the system consists of MCNP, ORIGEN, and postprocess codes. In the present study, the calculation system was substantially modified to improve the calculation accuracy and at the same time the calculation speed as well. The reaction rate estimation can be carried out accurately with the present system that uses track-length (TL) data in the continuous-energy treatment. As for the speed-up of the reaction rate calculation, a new TL data bunching scheme was developed so that only necessary TL data are used as long as the accuracy of the point-wise nuclear data is conserved. With the present system, an example analysis result for our proposed FF hybrid reactor is described, showing that the computation time could really be saved with the same accuracy as before.     

功率展平的压水堆乏燃料发电包层中子学初步研究

聚变裂变混合堆在增殖核燃料、嬗变长寿命核废料及固有安全性等方面具有较大优势,同时,它比纯聚变堆在工程及技术方面要求低,因此较聚变堆更易实现。本工作基于目前国际聚变实验堆（ITER）所能达到的技术水平,提出一种直接利用乏燃料进行发电的聚变裂变混合堆包层概念,利用在不同位置放置不同乏燃料体积分数的方法对燃料增殖区实现了功率展平。计算结果表明：功率展平后的包层功率不均匀系数更小,且包层中燃料区的能量输出要比不展平情况下的能量输出高约21.7%。燃料富集度到运行末期最大可达5.23%。从中子学角度初步论证了该包层的可行性。     

微型中子源反应堆中子谱参数测量

以Au、Zr和Fe为活化探测器,采用裸探测器法测量中国原子能科学研究院微型中子源反应堆的中子谱参数f、α、f_F和φ_th。内辐照座的α、f和f_F分别为－0.007±0.003、20.8±0.4、5.5±0.2。该方法对φ_th的测量结果与4πβ-γ符合法的一致,相对偏差小于2%。与SLOWPOKE相比,微堆有较高的α、f_F值。与已有测量数据的比较表明,微堆中子谱在很长一个时期内是稳定的,利用微堆作为中子源的k₀法中子活化分析不需中子注量率监测器,且比较器一经照射和测量后,可用于其后较长时间内所有分析的计算标准。     

聚变-裂变混合能源堆一维计算模型燃耗分析

聚变-裂变混合能源堆包括聚变中子源和以天然铀为燃料、水为冷却剂的次临界包层,主要目标是生产电力。利用输运燃耗耦合程序系统MCORGS计算了混合能源堆一维模型的燃耗,给出了中子有效增殖因数k_eff、能量放大倍数M、氚增殖比TBR等物理量随时间的变化。通过分析能谱和重要核素随燃耗时间的变化,说明混合能源堆与核燃料增殖、核废料嬗变混合堆的不同特点。本文给出的结果可作为混合堆中子输运、燃耗分析程序校验的参考数据,为混合堆概念研究提供了基础数据。     

研究堆冷中子源装置的研究现状

介绍了研究堆冷中子源(CNS)慢化中子的原理和研究现状，并对国外CNS装置的慢化剂、冷包材料及形状、冷却方式及主要组成系统的特性进行了比较和分析。