聚变裂变混合发电堆水冷包层中子学设计分析

主要针对聚变裂变混合发电堆FDS-EM水冷包层的能量倍增因子M和氚增殖率TBR等中子学参数进行优化计算。FDS-EM包层主要设计目标是在氚自持的基础上获得约1 GW的电功率,并且尽可能长时间连续运行不换料。通过初步设计分析给出一个使用核废料(压水堆卸出的废料钚、锕系加上贫铀)作为裂变燃料,能够实现氚自持、能量倍增因子约为90等设计目标,且连续运行至少10年不换料的中子学方案。     

聚变裂变混合堆钍基增殖锕系元素嬗变包层中子学初步研究

聚变裂变混合堆比纯聚变堆在工程及技术方面要求低,且在产生核燃料、嬗变长寿命核废料以及固有安全性方面具有一定优势,因此,越来越受到人们的重视。增殖包层是混合堆系统的关键部件,已有的包层研究基本上是基于较成熟的铀-钚燃料循环技术。针对我国铀资源相对较少而钍资源较丰富的现状,本文就一种新型的钍基燃料增殖锕系元素嬗变包层进行了初步的中子学研究,利用一维离散纵标法燃耗程序BISONC以及Monte-Carlo粒子输运程序MCNP,对包层的关键核参数,诸如氚增殖比、少量锕系元素的嬗变质量、233U产量以及热功率等,进行了较详细的计算分析。计算结果表明,生成的核燃料233U的富集度可达到3.65%,从而满足压水堆燃料富集度要求。分析结果为下一步的包层优化设计提供了依据。     

聚变堆增殖包层概念特征比较研究

在广泛调研国际上现有的聚变堆包层概念的基础上,对聚变堆包层的发展现状和需要解决的关键问题进行了总结。从工程可行性、氚增殖提取与控制特征、经济性以及安全和环境影响方面对固态和液态氚增殖剂包层进行了比较分析,系统阐述了各种包层概念的优缺点,从现实可行性与发展潜力方面为未来聚变堆包层概念发展提出建议。     

聚变驱动次临界堆双冷嬗变包层中子学设计与分析

对聚变驱动次临界堆的多功能双冷核废料嬗变包层进行了中子学设计和分析,设计目标是:①氚和钚燃料自持;②较少的初装料得到较高的废料嬗变率。使用的程序是自主开发的多功能中子输运/燃耗/优化程序VisuaIBUs1.0,相应的数据库是175群中子/42群光子的多群数据库HENDL1.0/MG。     

聚变驱动乏燃料焚烧堆氦冷包层中子学设计与分析

采用VisualBUS程序和HENDL数据库,对聚变驱动乏燃料焚烧堆氦冷包层开展了中子学设计与分析工作,设计目标是在满足Keff小于0.95,功率密度小于100 MW·m-3和氚自持的前提下,获得至少1 GWe的能量输出和最大增殖、嬗变能力,且系统能够连续稳定运行.文中通过对包层中的乏燃料成分和是否装载贫铀开展优化分析并给出了优化方案,该方案能够很好地满足设计目标.     

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。     

次监界聚变嬗变堆高性能双冷包层中子学概念设计研究

基于聚变实验装置近期可达到的堆芯ＤＴ等离子体参数水平,在一维燃耗计算和优化分析的基础上,验证了氚自持、年约处理２９ 个同等热功率压水堆年产的长寿命锕系元素和一定数量裂变产物的次临界聚变嬗变堆带有双冷却系统高性能包层的中子学可行性,并给出了初步的设计方案。     

聚变发电反应堆双冷液态锂铅包层氚增殖中子学分析研究

针对聚变发电反应堆(FDS Ⅱ)双冷液态锂铅(DLL)包层进行了中子学设计与分析,设计主要的原则是满足聚变堆的氚自持,并在此基础上,分析计算DLL包层核热分布。中子学一维优化分析使用的程序是自主开发的多功能中子输运/燃耗/优化程序VisualBUS1.0以及相应的数据库HENDL1.0/MG。基于二维模型进行校核计算所使用的程序为MCNP4C,相应的数据库为FENDL 2/MC。     

多功能聚变裂变混合实验堆FDS-MFX氦冷包层三维中子学初步设计与分析

FDS-MFX(Multi-Functional eXperimental fusion-fission hybrid reactor)是一个基于现实可行技术的多功能聚变裂变混合实验堆概念,分3个阶段相继开展实验研究,分别采用纯氚增殖包层、铀燃料包层和乏燃料包层.本文重点对其中铀燃料包层后期阶段中高浓缩铀模块的摆放方式...     

混合堆、聚变堆包层热工水力与中子学综合分析模拟及FEB混合堆包层综合分析

为了混合堆及聚变堆包层分析的需要，开发了ＢＩＴＨ程序，以对包层的热工水力学及中子学进行综合分析。简述球床的热工水力特征及其数学物理模型，介绍编制的包层热工水力分析程序ＴＨＰＢＨＲ，对ＢＩＳＯＮ１．５全面改造，考虑了共振自屏效应，并与热工水力计算相耦合，并更换ＢＩＳＯＮ１．５自带数据库，修改燃耗计算方法，以适应放射性废物处理、辐照损伤等计算需要。还对ＦＥＢ混合堆外包层用ＢＩＴＨ程序进行了分析。     

聚变增殖堆液态金属Li自冷包层的热工水力分析

完成了托卡马克商用混合堆 TCB(Tokamak Commercial Breeder)Li 自冷包层设计的热工水力分析,讨论了热工水力设计中的一些关键问题。用两维有限元热传导程序 AYER 计算了 TCB 包层的温度分布,用液态金属 MHD(Magnetohydraudynamic)压降公式计算了包层的压降。同时,还分析了包层冷却剂丧失事故 LOCA 的瞬态热工过程。分析表明,正常工况下,包层结构材料最高温度,结构材料与冷却剂界面最高温度,以及包层总压降都满足堆设计要求。在 LOCA 工况下,如果停堆后1小时内包层中的燃料球能够借助重力卸出包层,第一壁和包层是安全的,并且不会受到损伤。     

托卡马克工程试验堆包层结构应力分析

本文给出了托卡马克工程试验堆包层结构没计的主要特点和包层设计的主要参数。利用线弹性结构分析程序SAP_(5P)和SAP_6程序对包层结构进行应力分析。考虑了包层燃料球重量、温度载荷和冷却剂压力载荷。计算结果表明,在现行设计参数条件下,包层材料应力在所选材料的许用应力范围内,包层结构设计是基本可行的。     

托卡马克混合堆核包层中子学特性分析

从中子数据库VITAMIN-C开始,利用AMPX-Ⅱ模块,经过一系列处理,得到了包括能量自屏效应在内的一系列反应截面。利用计算一维中子输运的ANISN程序,完成了几种模型的中子学计算。主要考察了2个问题:1内外包层问的相互影响。2中子的斜射效应(包层形状的影响)。研究结果表明,内、外包层间的相互影响很大,这与包层的结构有关,不可忽视。包层结构差别越大,相互间的影响也越大。由于入射中子不断地与包层中核素发生散射而改变方向,因而中子的斜射效应不是很大。     

混合堆水冷快裂变包层的中子学设计研究

本工作以国际热核实验堆(ITER)的等离子体参数和堆芯结构为基础,对水冷、球床结构的快裂变包层混合堆作了一维和二维中子学设计研究,并与纯聚变堆的功能作了对比。说明混合堆作为聚变能的前期应用是必要的和可能的。     

托卡马克实验混合堆 FEB 嬗变 MA 可行性研究

研究了在聚变实验混合堆ＦＦＢ设计中，嬗变长寿命放射性少锕系（ＭＡ，ＭｉｎｏｒＡｃ－ｔｉｎｉｄｅｓ）核废物的可行性。应用改进的一维中子输运和燃耗计算程序ＢＩＳＯＮ３．０，完成了嬗变中子学与核素贫化计算。研究了核废物的嬗变率与辐照时间、包层厚度和废物装载量的关系，并对系统有关参数的选择进行了优化设计。结果表明，该设计（ＭＡ＋Ｐｕ）可年嬗变处置来自５５座相同功率的ＰＷＲ卸出的ＭＡ核废物，同时输出热功率５．４ＧＷ（ｔｈ）。     

高温气冷堆He载气中H2和CO转化实验研究

研究了Ｈ＿２和ＣＯ在ＣｕＯ－ＺｎＯ＿Ａｌ＿２Ｏ＿３催化床中转化成Ｈ＿２Ｏ和ＣＯ＿２的实验装置和实验结果，论证了不同床层工作温度、系统压力、杂质浓度、流量及露点温度等因素对氧化铜床工作性能的影响；测得了Ｈ＿２和ＣＯ在ＣｕＯ－ＺｎＯ－Ａｌ＿２Ｏ＿３床上的转化特性曲线等变化规律，获得了转化容量、工作周期和转化效率等实验数据，确定了最佳运行参数。结果表明，使用ＣｕＯ＿ＺｎＯ－Ａｌ＿２Ｏ＿３床可使净化后的Ｈ＿２和ＣＯ的体积分数都小于２×ｌ０￣（－６），满足高温气冷堆的净化要求。为高温气冷堆中氧化铜床装置提供了可靠的设计数据。     

利用D-T聚变中子源转化长寿命裂变产物的中子学可行性研究

从中子学角度研究长寿命裂变产物在Tokamak型D-T聚变堆包层中转化的可行性.提出了用可裂变Pu增殖中子的混合包层转化方案,研制了相应的燃耗计算程序及数据库,并对所提方案进行了计算和分析.结果表明,在可预见的聚变堆芯技术条件下,所研究的概念性包层可对长寿命裂变产物进行有效转化.     

快堆钠池三维稳态流场和温度场的研究

采用基于多孔介质模型的ＦＡＳＴＯＲ－３Ｄ程序研究快堆钠池稳态流场和温度场。对该程序采用的Ｋ－ε两方程湍流模型和常粘度系数模型进行了讨论。计算结果表明：导热系数和比定压热容对钠池内部温度场没有影响，仅在钠池边界附近对温度场有微小影响；２种模型的计算结果相近，但采用常粘度系数模型计算易于收敛且计算时间较短。     

基于信息融合的铀矿床遥感数据挖掘技术

论述了铀矿床遥感应用领域信息融合技术基本内涵。基于遥感数据融合技术。综合利用能谱信息、光谱信息、微波信息及DEM地理信息，开展了遥感信息单参量分析技术、航空放射性数据和DEM数据支持下的铀含矿层快速识别方法研究。上述遥感数据融合方法在鄂尔多斯盆地铀资源勘查实际应用研究中，已取得实效。