微型中子源反应堆的运行性能

文章概要总结了我国自行设计、建造的原型中子源反应堆及相继建成并投入运行的７座商用堆的主要性能和运行特点。     

微型中子源反应堆改进方案研究

分析研究了使微型中子源反应堆延长单次运行时间的几种改进方案。研究与实验结果表明,在中心控制棒与堆芯原有结构保持不变,不超过安全运行限值的情况下,在侧铍反射层外附加弧形补偿板,再添加适当当量的顶铍片后,中心控制棒与补偿板联动,可使微型中子源反应堆一次连续运行时间大大提高．提高了微型中子源反应堆的运行性能。     

济南微型中子源反应堆退役的放射性核素调查

对济南微堆反应堆容器上筒节、水池材料、水净化树脂及废物现场取样进行放射性核素调查,并详细介绍了对水池材料的调查。被调查的材料中放射性核素主要包括⁶⁰Co、¹⁵²Eu、¹³⁷Cs和⁵⁴Mn,反应堆容器正下方的池底材料中放射性核素活度浓度较高。调查结果表明：反应堆容器上筒节、堆水净化树脂及废物均为低放废物,部分水池材料也应作为低放废物进行剥离。调查采用标准物质GBW08304a进行质量控制,测量值与标准值在±15%内一致。     

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。     

微型反应堆燃料低浓化可行性初步研究

应用蒙特卡罗计算程序,模拟计算山东微堆的堆芯参数,包括keff、βeff、控制棒价值、上铍效率、内辐照中子通量以及停堆深度,计算结果与实验结果基本一致.保持微堆堆芯尺寸不变,采用低富集度UO2芯体燃料棒替换原来的高浓铀燃料棒,计算不同235U富集度下微堆的有效倍增系数keff,据此确定满足要求的UO2富集度为12.5%.在此基础上计算了富集度为12.5%的低浓堆芯参数,并与高浓堆芯参数进行了比较.结果表明,微堆燃料低浓化是可行的.     

原型微型反应堆2008年运行报告

原型微型反应堆2008年认真贯彻执行核安全法规法则，严格做到运行值班人员持证上岗。在原型微型反应堆运行、维修过程中做到有效管理，安全运行。原型微型反应堆一年的运行情况如下。     

用MCNP-4C对叙利亚微型中子源反应堆热柱概念设计进行蒙特卡罗模拟

应用基于概率论方法的MCNP-4C程序有效地进行了叙利亚微型中子源反应堆（MNSR）及其外丽结构（包括其后将安装在堆芯的热柱）初步概念设计的三维描述。为了验证和确认程序的适用性,反应堆计算包括：临界计算和控制棒价值计算,其值分别为1．00517和6．54mk。热柱将安装在反应堆水池内。利用已有的模型得到了该热柱的优化条件,优化主要包括水池内热柱的放置位置、热柱尺寸及材料。目标是使热柱内热中子注量率达到1×10^9cm^-2·s^-1,共振中子及快中子注量率尽可能低。     

Modelica仿真技术在气冷式微型反应堆中的应用

相比传统大型核电厂,微型反应堆各系统功能间紧密耦合且相互制约,传统的分专业解耦设计模式难以应对,需开展全范围的系统仿真。采用Modelica语言建立了气冷式微型反应堆的系统仿真模型,以未能紧急停堆的预期瞬态（ATWS）事故为例开展事故分析计算,并与专业堆芯安全分析结果对比,结果表明反应堆功率变化趋势较为一致,且ATWS事故后仅依靠堆芯温度升高引入的负反应性可实现停堆。本文研究方法为气冷式微型反应堆的全系统建模仿真打下了坚实基础,也为其他类型反应堆的系统建模仿真提供了很好的借鉴作用。      

微型反应堆卸料装置设计及可靠性分析

微型反应堆（简称“微堆”）低浓化及退役都包含乏燃料卸出的操作,而保证乏燃料安全卸出的关键设备之一就是卸料装置。现有的卸料装置在操作过程中会破坏微堆堆筒体密封性,并且无法恢复,但微堆低浓化后还需利用原有堆筒体进行装料运行,所以本文在此需求的基础上设计了一套新型的卸料装置,可在不分离筒节、不破坏筒体完整性及密封性的前提下完成卸料操作。新设计的卸料装置包含卸料操作工具和辅助机械装置两部分。卸料操作工具通过小盖开口即可实现燃料组件的抓取,实施吊装。卸出的微堆乏燃料具有很高的放射性,卸料操作工具配合辅助机械装置,可实现远距离起升平移的操作,这种设计便于屏蔽,同时可有效降低工作人员所受辐射剂量。对该卸料装置进行计算和可靠性分析,结果表明其强度远大于实际使用载荷,安全可靠,能较好地满足微堆使用需求。新型微堆卸料装置具有经济性好、易制备、易操作的特点,下一步将在国内外微堆低浓化卸料或退役中推广应用。     

超临界二氧化碳模块化微型堆瞬态安全分析

超临界二氧化碳反应堆是一种极具潜力的新堆型,目前正处于概念设计阶段。本文以韩国科学技术院（KAIST）设计的超临界二氧化碳模块化微型堆（MMR）为研究对象,对一回路系统主要部件进行建模,并利用FORTRAN语言开发了适用于超临界二氧化碳反应堆的瞬态安全分析程序TRA_SCR。基于该程序,对KAIST MMR进行了稳态计算分析,验证了程序的正确性。同时,对部分无保护失流事故和无保护反应性引入事故进行了瞬态计算,获得了关键热工水力参数的瞬态特性。计算结果表明该反应堆系统具有较强的固有负反馈特性,且在所计算的事故中,包壳、燃料和冷却剂温度均未超出安全限值,表明了系统在上述事故下的安全性。但在上述无保护失流事故中,堆芯冷却剂出口温度接近安全限值,表明在该事故工况下,反应堆出口温度是制约系统安全性能的关键因素。     

医用中子照射器核装置堆芯热工水力特性数值研究

医院中子照射器核装置是1座用于医疗目的的改进微型中子源反应堆，采用自然循环去离子水冷却。运用计算流体动力学程序对该装置内流体流动及传热特性进行数值模拟，计算方法得到均匀加热全尺寸整体模拟实验结果的验证，表明该程序具有模拟复杂结构自然循环系统内的热工水力行为的能力。     

医用中子照射器的屏蔽设计

硼中子俘获治疗（Boron Neutron Capture Therapy，简称BNCT）通过在肿瘤细胞内中子的（n，α）反应来杀死癌细胞。中子源的产生是通过一微型反应堆实现的，本文简要介绍医用中子照射器的屏蔽设计，包括放射性源项计算，以及堆本体、工艺间、大厅、分析室、观察室等的屏蔽设计计算。主要的计算工具为反应堆屏蔽设计通用的二维sn程序——DOT，截面库以国际上公认的VITAMIN—C库为母库，