核反应堆内中子能谱测量技术

随着我国核能产业的迅速发展,各种类型的核反应堆设施相继研发和投入使用,掌握堆内的中子能谱信息对其性能诊断和安全运行具有重要的意义。本文针对裂变和聚变两种类型反应堆的特点,详细阐述了适用的中子能谱测量方法以及研发的中子谱仪,为未来相关研究工作提供参考。     

商用微型研究堆中子注量率密度检测

介绍了对中子注量率密度的一般检测方法及要点并介绍了双棒联动改造后深圳大学商用微型研究堆控制系统中的中子注量率密度检测系统,叙述了在设计方面的考虑,给出了具体的电路原理图及其参数。其主要特点是可以根据实际的注量率密度值自动调整电路参数,以达到扩大测量动态范围的目的。     

激光核聚变中的X射线解谱方法和有质动力研究

(1)激光核聚变中的X射线解谱方法。为了求解激光核聚变中的X射线能谱,在SAND迭代基础上提出了一种带有周期性光滑化的限幅迭代解谱方法。这个方法适用于根据亚千电子伏X射线能谱仪、多道K边滤波谱仪和多道滤波-荧光谱仪的测量结果回推靶等离子体X射线能谱。这个方法完全抑制了简单SAND迭代中的数值不稳定性,消除了解谱计算结果中的数值结构,对初始试探谱有很强的适应性,解谱计算结果与初始试探谱无关。(2)二维激光传播和有质动力。为了研究激光二维传播,开发研究了二维激光传播程序HEATER,考虑介质对激光的吸收、衍射和折射效应。经过适当修改,对激光吸收效率和径向轴向有质动力进行了数值研究,得到了较好结果。     

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。     

19 ERANOS程序用于CEFR堆芯物理特性的验证计算

ERANOS系统（欧洲反应堆分析优化系统）是欧洲和日本联合开发的快中子反应堆堆芯物理屏蔽计算软件系统，采用模块化设计，包含核截面库制作、中子学计算和燃耗计算等模块。该系统可进行反应堆中子学一维至三维的扩散、输运计算，可进行堆芯中子动态特性、燃料管理以及灵敏度分析等计算。     

C3V碳质球粒陨石中铁-镍金属颗粒的中子活化研究

球粒陨石中高度富集难熔亲铁元素(如Os、Ir、Re、Ru等)的颗粒,有可能是太阳星云的高温冷凝产物,从中可提取出关于太阳星云早期演化过程的有价值的信息,甚至有助于揭示超新星爆发对太阳系的形成所起的作用。然而,迄今为止,在这方面尚未有人作过系统的、定量的研究。为此,本工作的目的是在单颗微粒分析的基础上,系统测定Fe-Ni金属颗粒中的难熔亲铁元素的浓度及其相互关系。     

微型核反应堆技术发展趋势研究

微型核反应堆采用四代非轻水堆、热管堆以及三代轻水堆等固有安全性高的堆型,可以为偏远海岛和矿区、边防哨所和基地、应急救灾、太空和深海探索等创新场景提供长续航高可靠能源,具有广阔的应用前景,是实现国家战略的重要技术支撑之一。本研究总结了微型核反应堆的定义和主要研发堆型,描述了微型核反应堆固有安全性高、易于模块化和扩展、可运输性、便于部署、自主运行等创新技术特征,分析了微型核反应堆新型燃料、主回路一体化、新型热电转换装置、非能动安全系统、智能运维以及核能与其他能源耦合等关键技术的发展趋势,可为制定适用于我国的微型核反应堆发展技术路线提供支撑。      

六种第四代核反应堆概念

【美国《核新闻》2002年11月刊报道】 2002年9月20日美国能源部部长宣布,美国、阿根廷、巴西、加拿大、法国、日本、韩国、南非、瑞士、英国等10个国家已同意开发6种第四代核反应堆概念。协议是在2002年9月19～20日在东京召开的第四代核反应堆国际论坛(GIF)的一次会议上达成的。 要开发的6种能源概念是: 气冷快堆系统 铅合金液态金属冷却快堆系统 熔盐反应堆系统 液态钠冷却快堆系统 超临界水冷堆系统 超高温气冷堆系统 气冷快堆系统(GFR) GFR系统是快中子谱氦冷反应堆,采用闭式燃料循环。像热中子谱氦冷堆一样,氦冷却剂出口的…     

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。     

氦气、水和熔盐冷却的混合堆中子学性能研究

氦气、水、熔盐(Flibe)在强磁场中流动不存在严重的MHD问题,因此适合在基于磁约束的聚变-裂变混合堆中作为冷却剂.针对氦气、水、Flibe这3种冷却剂对混合堆包层中子学性能的影响进行研究,分析包层中能谱特点及燃料增殖特性.通过燃耗计算,研究氚增殖率(TBR)、能量倍增因子(M)、keff等随运行时间的变化.中子学输运采用三维蒙特卡罗程序MCNP.计算结果表明,不同的冷却剂对混合堆系统中子能谱影响很大:氦冷系统的能谱最硬,主要发生快中子裂变,氚增殖效果最好;水冷系统的能谱最软,产能最多,但需提高TBR;Flibe冷系统的能谱较硬,产能最少.     

行波堆燃烧机理研究

本文介绍了行波堆(TWR)燃烧原理的数学模型和数值解法,特别针对行波堆平衡态燃耗方程推导和求解以及行波燃烧速度的求解作了详细分析.通过对某1000 MW行波堆堆芯平衡态物理热工耦合计算分析,证明了行波堆原理的可行性和高效的核燃料利用能力,以及优异的堆芯综合性能.     

关于剂量约束概念的思考

现今,我国核电建设规模不断扩大,核技术利用项目快速发展,其辐射防护尤显重要。其中在核与辐射建设项目辐射防护的设计和审评中,对剂量约束概念的应用,还存在很多误解。本文从剂量约束概念的引入、发展和建立,到剂量约束概念的意思、作用和应用范围,以及剂量约束概念和辐射防护相关概念的关系,进一步阐述对剂量约束概念的正确理解。     

中广核CPR1000核岛堆芯概念设计和安全裕度评估初探

CPR1000压水堆核电站是中广核集团20多年来经过渐进式改进和自主创新形成的中国改进压水堆核电站。CPR1000的参考设计是岭澳II期核电站加改进设计。在未来的10～15年内,CPR1000将是中广核集团主要建设的核电站类型之一。CPR1000的初始堆芯设计采用什么样的装料方式和燃料循环方式是必须首先解决和确定的重要设计前提,这是整个核岛设计、安全分析核执照申请的核心和基础。基于大亚湾核电站和岭澳核电站多年的燃料管理经验和运行经验以及国外类似核电站运行和设计经验,并且综合考虑了初始堆芯的特点和难点,以及不同堆芯设计和燃料管理策略的特点,对CPR1000的初始堆芯进行了设计。通过初步研究,本文提出了CPR1000初始堆芯采用的燃料组件类型,分析CPR1000采用从首循环开始进行18个月换料过渡的堆芯设计技术方案,并对CPR1000首循环实施18换料进行了堆芯设计安全裕度初步分析与评估。     

Progress in CFETR Power Stations Concept Study

While EAST experiment was running in 2012, the project of the China fusion engineering test reactor (CFETR) concept design was started. This ITER-like tokamak system will be the second full superconducting tokamak in China based on EAST technology. In phase I, it has 50–200 MW heat output for demonstrating power generation. The fusion power stations contain complete structure of fusion power plant (FPP) which do not appear in the ITER and huge HV substation which receives power from the 500 kV transmission grid for powering its pulsed power electric network (PPEN) and steady-state electric power network. Furthermore, its structure of turbine generator of FPP is similar to that of a nuclear power station of the pressurized-water reactor. This paper describes the typical CFETR loads and put forward the requirements of short circuit capacity of HV grid. It analyzes different strategies of putting the generator power to the grid, i.e. on the 500 kV grid for future DEMO power structure or 66 kV medium-voltage local grid for self-use. In period between twice burning plasma, conceptual solutions are presented to maintain thermal circuit operation.     

径向倒料式长寿期钠冷快堆方案研究

提出了一种长寿期钠冷快堆的堆芯换料设计。基于增殖焚烧的燃耗策略,通过定期径向倒料,堆芯在不换料的情况下能够维持较长时间的临界,进而实现反应堆的长寿期设计。在本次方案设计中,采用一次通过的燃料循环方式,以U-Zr合金作为燃料材料,有利于防止核扩散;采用非均匀的布料方案,有利于内增殖组件的增殖以及展平堆芯功率分布;采用内收敛的径向倒料方式,有利于增殖组件的增殖与焚烧,提高堆芯寿期。初步计算结果表明,这种倒料策略是可行的。反应堆可以通过堆内倒料,实现38年不换料的运行,并且卸出的增殖组件可以用作下一个新堆芯的驱动组件,使新堆芯达到临界。堆芯关键参数都在现有长寿期快堆概念设计的可接受范围内。     

基于概念设计厂址的地下核电厂总体布置研究

基于山区和丘陵地区遴选的示范性概念设计厂址的地形地貌和地质条件,选取适宜的地下核岛和总体布置基本形式。综合考虑基准洪水位、土石方开挖工程量和循环水补水扬程大小等条件,确定地面第1阶平台场坪高程,通过覆盖层的厚度和反应堆洞室高度等确定地面第2阶平台场坪高程。按照总体布置原则,参照规范规程要求,开展中国600 MW(电功率)级地下核电站(CUP600)总体布置研究,确定布置方案的厂区主要技术指标。     

Progress on the Plant Design Concept of Sodium-Cooled Fast Reactor

An innovative concept of sodium-cooled fast reactor, named JAEA Sodium Cooled FR (JSFR) has been created and modified through the Feasibility Study on Commercialized FR Cycle System, aiming at full satisfaction of the development targets. A modified concept of JSFR applied double-wall straight tube type steam generator (SG) which is excelling in safety for sodium-water reaction has been developed. In addition, decay heat removal system suitable for the straight tube SG has been selected and in-service inspection and repair capabilities have been improved. As the result of this study, the potential to realize this plant concept has been obtained through evaluation concerning safety and economics.     

广义非能动系统概念研究

总结了目前应用于核电领域的非能动技术,通过对其进行分类和分析,阐明了非能动系统的功能特征,提出了非能动系统的本质定义.通过对传统非能动概念的补充和延伸,提出了广义非能动概念;讨论了非能动概念的时空相对性,陈述了广义非能动系统设想及相关研究内容.理想化的广义非能动系统在功能上与传统非能动系统具有等价性;在系统设计上,通过引入子系统分划设计模式,可获得更大的灵活性.     

新概念熔盐堆非能动余热排出系统中钠热管的特性研究

高温钠热管作为一种高效的换热装置,在导热性、等温性以及非能动特性方面具有显著的优点。将高温钠热管应用到新概念熔盐堆非能动余热排出系统中具有重要的研究意义。本工作通过数值方法研究了高温钠热管在熔盐堆事故工况下的瞬态运行特性。钠热管的物理模型主要包括管壁、吸液芯及蒸汽区3个耦合传热区域。通过对上述3个区域建立合理的数学模型并采用有限元的方法,利用 FORTRAN进行编程,最终得到高温钠热管启动过程中的温度、速度、压力分布。结果表明：熔盐堆事故状态下,钠热管从启动到稳态过程中其运行特性良好且具有很高的传热效率。     

Cost of the Radiation Damage in the ALARA Concept

The principles for determining the cost of radiation risk as a method of optimizing risk are described. The interrelationship of various components of risk is examined. The goal of optimization as a requirement to decrease the aggregate risk is formulated. It is noted that mathematical simulation is unreliable for determining the cost of risk and damage. An approach to determining the cost of risk on the basis of direct analysis of the financial costs is proposed. The result of risk cost assessment is presented. The use of the proposed approach is demonstrated for a hypothetical example. 18 references.