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.     

尼日利亚微堆低浓化的设计计算和实验验证

为了顺利开展低浓铀转化,使用MCNP、WIMSD和CITATION程序建立了尼日利亚微堆(低浓铀)模型,计算了尼日利亚微堆(低浓铀)的几个主要参数,并在微堆零功率装置上完成了零功率实验,测量获得中心控制棒、上铍、最外围元件、内辐照管和外辐照管等实验部件的反应性效率,实验数据和计算结果符合较好。完成了尼日利亚微堆(低浓铀)现场安全功能实验,实验结果证实尼日利亚微堆(低浓铀)具有良好的安全性能,标志着中国原子能科学研究院完成了尼日利亚微堆(低浓铀)低浓铀转化。     

低浓化微堆拓展应用可行性研究

对现有微型中子源反应堆（微堆）采用低浓铀燃料并对引出热中子束装置进行了物理可行性研究，给出堆芯核特性参数，并对不同中子束装置的结构方案进行了分析，为微堆燃料元件低浓化并拓宽应用提供了有益的结果。     

4座俄罗斯研究堆燃料低浓化改造具有技术可行性

【英国《国际核工程》网站2012年6月27日报道】美国和俄罗斯于2012年6月26日宣布,几座俄罗斯研究堆燃料低浓化改造的可行性研究工作已完成。这意味着俄罗斯国家原子能集团(Rosatom)和美国能源部(DOE)于2010年12月签署的实施协议已经     

波兰研究堆完成燃料低浓化改造 并将高浓铀燃料返还俄罗斯

【本刊2012年11月综合报道】美国国家核军工管理局（NNSA）于2012年9月25日宣布,在美国、俄罗斯和波兰政府的帮助下,波兰国家核研究中心（NCBJ）已成功完成波兰唯一一座运行中研究堆即玛丽亚（Maria）研究堆的燃料低浓化改造工作,这座原本使用高浓铀燃料的研究堆目前已转为使用低浓铀燃料。此外,近期还将近90千克高浓铀燃料从玛丽亚研究堆返还其原产国俄罗斯。     

微型中子源堆低浓化堆芯的探讨

通过对２３５Ｕ富集度为１９．９％的ＵＯ２和Ｕ３Ｓｉ２－Ａｌ的弥散体２种燃料进行物理计算，从中筛选出了优化的堆芯方案，并对其静态物理参数，诸如有效倍增因子、绝对中子通量密度、上铍反射层反应性价值、反应性温度系数、控制棒价值等进行了计算。     

研究试验堆低浓化及在我国的实践

回顾了研究试验堆低浓化项目的缘起、发展历程、主要工作和进展,并简要介绍了我国在低浓化方面的一些实践。     

原型微堆低浓化初步研究

利用蒙特卡罗计算程序,对高浓铀为燃料的原型微堆的有效增殖因数、控制棒价值、上铍反射层价值以及辐照座内的中子注量率等参数进行了计算。将计算值与实验结果进行了比较,两者基本相符。在原型微堆堆芯尺寸保持不变的情况下,将堆芯燃料元件芯体用富集度为12.5%UO₂替换UAl和用锆包壳替换铝包壳,对堆芯燃料低浓化方案进行了计算,给出了方案的计算结果。并利用RELAP5程序计算了原型微堆低浓铀堆芯阶跃引入4.0 mk反应性情况下反应堆的相关参数。     

研究、试验堆低浓铀燃料的发展状况

本文介绍降低研究、试验堆燃料浓缩度工作,即发展高铀密度、低浓缩度燃料的进展状况。UAl_x-Al 和 U_3O_8-Al 弥散型板状燃料的铀密度已分别达到2.3—2.6克铀/厘米~3和3.1—3.6克铀/厘米~3;新发展的 U_3Si-Al 弥散型板状燃料的铀密度已经达到7.0克铀/厘米~3,它很可能是研究、试验堆燃料的后起之秀;UO_2陶瓷板型燃料的当量铀密度为9.1克铀/厘米~3,它既可以用来降低研究、试验堆燃料浓缩度,又适用于高功率密度的小型动力堆。预计到1986年,几乎所有的研究、试验堆将都可改用低浓铀燃料。     

高功率研究堆低浓化物理特性研究

应用ＦＧ２ＤＢ两维两群扩散燃耗程序和带６９群中子截面库的ＣＥＬＬ栅元少群参数程序，对高功率研究堆低浓化堆芯进行了物理计算。ＬＥＵ燃料元件的铀密度为３．６－７．２ｇ／ｃｍ３，包壳厚度为０．３８－０．５６ｍｍ。结果表明：改变燃料芯体铀密度或厚度在物理上相当；各堆芯方案的控制棒价值等运行安全有关参数都可以接受。部分计算结果被拟合成线性或二次关系式以便于应用。给出了各堆芯的最小临界值、剩余反应性、运行寿期、快热中子通量和积分通量等物理参数。分析这些参数后指出：当Ｕ－２３５含量提高２０％或更多时，ＬＥＵ堆芯与ＨＥＵ堆芯的主要物理性能相近，这时快中子通量几乎不受影响，热中子通量的下降率近似正比于元件Ｕ－２３５含量增加率。但由于ＬＥＵ堆芯运行寿期的延长，对一般同位素生产与燃料元件辐照考验不会有明显影响。     

BNCT在低浓化微堆上应用的可行性研究

微型中子源反应堆(MNSR)因其具有结构简单、安全性好、建造和运行费低、运行操作简便、环境核污染少等特点,而有较好的国际市场和应用前景。对MNSR采用低浓铀燃料元件,在满功率20 kW运行时从侧反射层外引出热中子以供治疗脑肿瘤用的BNCT装置的设想是一项十分有意义的工作。     

BWXT关于GTRI低浓铀U—Mo燃料的商业生产计划

在主动降低全球威胁（Global Threat Reduction Initiative——GTRI）计划下，美国研究堆板型燃料的提供商BWX技术公司（BWXT）已经签署了从事一项燃料元件研究和开发的商业活动的协议。该商业活动的主要目的是测试U-Mo合金燃料的性能和根据最近弥散型燃料的缺陷重点，促进燃料性能的改善和寻求替代的燃料。该燃料元件是高密度的低浓缩铀燃料，到2010年将应用于世界上绝大多数的研究堆。 BWX技术公司的协议范围明确了使燃料按规划向新型低浓缩铀转变的必要条件。虽然目前该领域没有特别好的燃料制备技术，但多元化商业路线实施后肯定可以达到这一目标。首先确定所采用的燃料形式是U．10Mo单片式，燃料芯体与盖板的结合采用热等静压工艺（HIP）。初步结果验证表明这种方法是可行的，但是在HIP法结合过程中，燃料部分与Al合金板间依然存在反应层。需要选择合适的结合方法，例如：摩擦搅拌焊接的测评和改善基本HIP法的参数。此外，还需进一步改善弥散型燃料。 本文讨论了每种燃料工艺的不同工序和影响其制备的因素。     

一些国家和地区的研究堆将采用低浓铀

【英国《国际核工程》1989年6月第72页报道】目前在34个国家的118座研究堆中,正在使用美国和其它西方国家提供的高浓铀。其中36座在美国,82座在其它国家。这些高浓铀的浓缩度不低于20％,成了安全保障所关心的问题。在50年代,美国根据艾森豪威尔政府关于和平原子计划,开始出口研究堆燃料,但     

改进的源倍增方法测量控制棒价值

该文给出了改进的源倍增方法测量控制棒价值的原理,在高富集度235 U燃料元件转换为低富集度235 U的微型中子源零功率反应堆上进行研究,实验测量微型中子源零功率反应堆中心控制棒的价值,与周期方法相比在2%内符合,但减少了测量时间。该方法为今后加速器驱动次临界系统ADS的次临界在线监督提供一种可能的方法。     

铀钼合金燃料组件初步设计研究

作为低浓化计划（RERTR）正在研究和开发的一新燃料,高密度铀钼合金弥散体燃料是未来替代现有研究堆燃料的候选燃料。与现有U3Si2弥散体燃料相比,铀钼合金燃料具有燃料铀密度高,及后处理性能良好的特点,因此,其应用前景良好。     

低浓铀在IAEA基准装置IPEN-MB-01中应用的初步研究

为研究低浓铀燃料在加速器驱动的次临界系统(ADS)中的应用,阐述了IAEA基准装置IPEN-MB-01,并使用MCNP程序对次临界装载的IPEN-MB-01基准装置进行了初步模拟计算,对该装置在低浓铀(LEU)燃料装载下的keff,由D-D或D-T外源驱动下的ks、中子通量分布和中子能谱进行了计算,并简单说明参数的计算方法.计算结果与其他参与计算的国家的结果进行了比较,结果相近.     

中国先进研究堆燃料组件设计及试验进展

燃料组件是中国先进研究堆(CARR)的核心部件,燃料组件设计成平板型,使用低浓铀U3Si2-Al弥散体燃料.经多项堆内外验证试验证明在设计要求条件下,燃料组件结构稳定,使用安全.