核电站乏燃料组件燃耗测量系统的改进和大亚湾乏燃料组件燃耗测量

本工作对叉形探测器乏燃料测量系统进行了改进。改进的乏燃料组件测量系统仍包容了总γ、高分辨γ和无源中子3种测量方法。系统的改进涉及以下4个方面。1)改进了探测体对乏燃料组件的测量几何,使总γ、高分辨γ和无源中子对乏燃料组件的4个面均能进行均匀测量,可测得组件燃耗的     

乏燃料燃耗测量装置的研制

正乏燃料组件燃耗整体测量装置采用3种燃耗分析方法,分别是高分辨率γ能谱法、总γ法、总中子法。高分辨率γ能谱法使用1台高纯锗探测器对乏燃料组件的中心位置进行测量,通过测量得到的~(134)Cs、~(137)Cs等相关核素的信息,计算乏燃料组件中心位置的燃耗。总γ法采用多个电离室组成探测器阵列对单根乏燃料组件进行整体测量,测量结果反映乏燃料组件发出的γ射线强度在组     

基于NECP-Bamboo程序的商用压水堆乏燃料组件核素成分分析

乏燃料组件核素成分的精确计算是乏燃料临界安全分析等工作的输入条件，放射性源项计算是乏燃料组件核素成分分析的典型应用。国内现有程序由于存在数据库中核素种类不全、辐照过程无法完全模拟等弊端，限制了乏燃料后处理安全分析的可靠性和经济性。本文基于完全自主化的压水堆堆芯分析软件NECP-Bamboo,研发了商用压水堆乏燃料组件核素成分计算程序Bamboo-SFuel,利用辐照后实验(PIE)实测数据对核素成分进行了定量验证与分析，通过与Scale程序包计算结果进行对比验证了程序源项计算的精度，还探究了不同燃耗数据库对核素成分和源项计算结果的影响。数值结果表明，Bamboo-SFuel能精确分析不同辐照条件下商用压水堆乏燃料组件的核素成分和放射性源项，使用NECP-Bamboo程序中不同核素数目的燃耗数据库对重要核素成分计算结果影响不大，但对总的放射性源项计算结果影响较大；基于内置的包含1 547种核素的燃耗数据库，该程序可同时给出可靠的乏燃料临界安全分析和辐射安全分析关注的重要核素成分。     

基于计算关系曲线的无源中子燃耗测量方法的研究

采用燃耗信任制技术可显著提高乏燃料贮存及运输的经济性,也是国际上该领域的发展趋势。非破坏性燃耗测量是采用燃耗信任制技术必须解决的关键问题之一。在非破坏性燃耗测量方法中,基于计算关系曲线的无源中子燃耗测量方法可以精确地测量乏燃料组件的平均燃耗,结合总γ方法,还可以测量出乏燃料组件的末端燃耗。根据该方法的基本原理,在调研分析的基础上,确定了燃耗测量分析方法及其流程。其中,确定乏燃料燃耗与中子发射强度之间的关系、中子发射强度计算方法以及Keff的快速计算方法是测量分析方法的关键技术。     

压水堆核电厂乏燃料组件源项计算分析

核燃料贮存、运输以及后处理过程中的安全是构成核与辐射安全的重要内容,为保证安全性,提高运输经济性,减小后处理厂对环境的排放,须获得乏燃料组件的包络源项,因此,采用ORIGEN-ARP程序分析组件运行历史、初始富集度、燃耗深度等参数对源项的影响。运行历史在卸料初期对源项略有影响,可采用合适的保守因子予以包络,在冷却一定时间后,其影响可忽略不计;初始富集度、燃耗深度均不同的组件须经对比计算以获得包络源项。计算表明：在目前核电厂乏燃料组件中,²³⁵U初始富集度为4.45%、燃耗深度为55 GW•d/tU的AFA-3G型组件源项是包络的,可作为乏燃料水池、运输容器设计,以及后处理厂排放源项分析的初始源项。     

乏燃料组件非破坏性测量的叉形探测器

采用总γ和无源中子测量方法建立了叉形探测器。叉形探测器可用于后处理和贮存工厂中ＰＷＲ和ＢＷＲ型的乏燃料组件的燃耗、冷却时间、总钚和总裂变物质含量的测定。     

基于燃耗信任制的核电厂乏燃料贮存水池临界计算

为研究初始富集度为4.95%的新型燃料组件卸料后高密度贮存的可行性,以岭澳核电站3、4号机组乏燃料贮存水池为例,利用SCALE5.1程序系统中基于燃耗信任制的STARBUCS临界计算程序,分析了该新型燃料组件在不同燃耗情况下,锕系核素和裂变产物的产额变化及其对反应性的影响;基于锕系加裂变产物信任水平,计算了燃料组件在不同燃耗深度和不同贮存年限情况下的乏燃料贮存水池临界安全性;给出了乏燃料贮存水池Ⅱ区的参考装载曲线。计算表明:该新型燃料组件在燃耗达到45 GWd.t-1(U)后可以高密度贮存在乏燃料贮存水池Ⅱ区。     

动力堆乏燃料组件燃耗的非破坏性分析

概要综述了用无源和有源非破坏性分析技术测量动力堆乏燃料组件燃耗的基本原理、方法和实验装置。由电离室和裂变室组成的标准叉型探测器具有性能稳定可靠、分析速度快、操作简单、携带方便等优点。当前，它对ＬＷＲ组件的燃耗测量值和申报值的偏差在±１％以内。用高分辨γ谱方法（ＨＲＧＳ）测量组件的燃耗，也能达到同样的精度。根据测量得到的中子计数或γ放射性，可以确定组件中可裂变物质的含量。     

基于CASMO5的燃耗历史对乏燃料反应性的影响计算

基于乏燃料贮存领域常用的锕系加裂变产物(APU-2)级燃耗信任制,应用二维组件燃耗计算程序CASMO5,计算了燃耗过程中功率密度和运行历史对乏燃料k∞的影响。结果表明:燃耗计算中,选择堆芯额定功率对应的平均功率密度,同时k∞附加0.002 3的包络裕度,运行历史选择循环内及循环间无停堆额定功率运行,同时k∞附加0.004 5的包络裕度,可满足燃耗信任制中包络性原则。     

堆芯中子和γ源强计算方法及影响因素研究

中子和γ射线源强是辐射屏蔽设计的基本输入数据,研究堆芯中子和γ射线源强的变化有助于工作人员在维修和换料期间进一步做好辐射防护。论文通过ORIGEN-S调用不同的数据库建立了两种计算反应堆堆芯中子和γ射线源强的方法,对比了计算结果的差异,并分析了燃耗、富集度、比功率、运行方式对计算结果的影响。结果表明:在不同的停堆时间,采用ORIGEN-ARP计算的中子源强略小于采用CARD-IMAGE数据库计算的结果,差值在6%以内;两种方法对不同能群对应的γ射线源强产生的影响不同,且随着停堆时间的延长,影响增大;各因素对堆内中子源强产生了不同的影响,中子源强随燃耗的加深而逐渐增大,随着富集度和比功率的增大而减小,在燃耗相同且运行时间较长的情况下,间歇模式运行产生的中子源强高于连续模式下产生的中子源强40%~50%。     

加速器驱动洁净能系统中的燃耗行为分析

研究了加速器驱动洁净核能系统（ADS）次临界反应堆内核素的演化。分析结果表明：ADS具有嬗变长寿命核废物的能力。从快堆和热堆的比较可知,ADS的快堆具有输出功率大、长寿命超铀放射性废物的累积水平低、裂变产物对反应堆反应性和能量增益影响小等优点。这些优点在利用U－Pu燃料循环的次临界堆中十分明显。对于利用Th-U燃料循环的次临界堆,热堆和快堆都是可以工作的;而对于U－Pu燃料循环的系统,快堆则是较好的选择。     

Problem of the iodine method of purification of zirconium

A method is proposed for the determination of the equilibrium constantsk and k' for the reactions Zr+2I₂–ZrI₄=0 and 2I–I₂=0, which is based on the measurement of the amount of iodine or zirconium liberated in the decomposition of zirconium tetraiodide on a heated surface in the process of establishing equilibrium. The decomposition of the tetraiodide was carried out at 900–1600C on a tungsten filament. The temperature distribution between filament and vessel walls was neglected.The dependence of the sum of atomic and molecular iodine pressures on zirconium tetraiodide pressure was determined at 1430C, and on temperature for 50 mm Hg. The values of kk'² 35 (mm Hg)³ at 1430C and k0.07 mm Hg at 400C, found from the results, differ substantially from known thermodynamic data, but give good agreement between the authors' formula [1] and experimental results on the iodide process of zirconium purification.