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）。     

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－裂变混合堆中子学积分实验

中国工程物理研究院核物理与化学研究所承担了聚变－裂变混合堆中子学积分实验任务，建立了基准实验装置，进行了造氚率、造钚率、裂变率、中子倍增率与泄漏中子能谱测量。中子倍增率实验误差达到±２．８％，实验值与ＥＮＤＦ／Ｂ４、ＥＮＤＦ／Ｂ６计算值作了比较。提出了下一步实验的建议。     

基于遗传算法的聚变驱动次临界堆嬗变包层长寿命锕系元素初装料中子学优化

在聚变驱动次临界堆的多功能核废料嬗变包层中,长寿命锕系废料的嬗变处理是中子学设计中非常关心的问题。利用FDS课题组开发的多功能中子学程序系统VisualBUS1.0,针对该系统燃耗计算过程具有多变量和多目标函数复杂关系的特点,应用遗传算法对嬗变包层的锕系废料嬗变区的初装料量进行了优化处理,使其在一定的物理和工程参数约束下,指导嬗变区的装料份额取值,分析嬗变区的装料份额对锕系废料的年燃耗深度等参数的影响。     

长寿命裂变产物在聚变驱动次临界堆包层中嬗变的中子学优化分析

商用裂变堆乏燃料中高放长寿命裂变产物(LLFP)由于其具有很强的放射毒性,所以对于它们的嬗变处理非常重要。在对世界上关于LLFP嬗变处理的广泛调研的基础上,考虑到LLFP的同位素分离技术的发展水平,选择了LLFP中99Tc、129I和135Cs的嬗变处理(?)料的化学形式,分析了不同慢化剂材料对嬗变能力的影响,同时针对聚变驱动次临界堆的多功能双冷核废料嬗变包层(DWTB)进行了LLFP嬗变的中子学设计和优化分析。     

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。     

在聚变堆中嬗变~（237）Np的研究

研究了在聚变堆中嬗变长寿命的锕系元素￣（２３７）Ｎｐ，以及转换￣（２３７）Ｎｐ成为可裂变燃料￣（２３９）ｐｕ的物理可行性。探讨了在嬗变包层中￣（２３７）Ｎｐ的浓度、￣（２３９）ｐｕ的中于增殖率、中子壁负载的变化以及嬗变区厚度与￣（２３７）Ｎｐ嬗变率的关系。给出的研究计算结果表明，在１个聚变功率为２００ＭＷ，中子壁负载为１．０ＭＷ／ｍ２的聚变堆包层中，实现年嬗变￣（２３７）Ｎｐ约３．５ｔ，年平均产钚量约２０ｋｇ是可行的。     

聚变驱动次临界堆双冷嬗变包层结构设计与分析

给出聚变驱动次临界堆液态金属LiPb/He气双冷嬗变包层参考结构概念,采用了低活化铁素体/马氏体RAFM钢(如CLAM)作为结构材料、简单液态金属流道、两个独立氦气冷却系统以及燃料球/颗粒等设计方案。重点分析了嬗变包层第一壁、重金属区与裂变产物嬗变区的结构设计特点。     

聚变裂变混合堆中子学分析软件开发

聚变中子源驱动次临界系统具有系统结构复杂、中子能谱跨度大等特点。借鉴传统反应堆2步法的基本思想,开发适用于次临界系统设计计算的中子学分析软件——NAPTH。NAPTH的组件计算由DRAGON4程序完成,堆芯计算使用MCNP程序的多群功能完成。验证结果表明,NAPTH对IAEA ADS基准题的计算结果和其他国家的计算结果符合很好;对于压力管式聚变裂变混合堆,程序具有较高的计算精度和计算效率,适合压力管式混合堆的设计计算。     

聚变－裂变混合堆安全性初探

对聚变－裂变混合堆的安全性进行了初步分析和探讨．主要利用改进后的混合堆放射性程序ＦＤＫＲ对混合堆产生的核废物及放射性进行计算，并将结果与压水堆、高温气冷堆和液态金属冷却快中子增殖堆进行了比较。结果表明，混合堆与裂变动力堆相比有较好的安全性。     

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。     

聚变实验增殖堆He冷包层中子学设计研究

在一维计算的基础上，优化分析聚变实验增殖堆Ｈｅ气冷却包层设计参数对堆中子学性能的影响，给出了年产生１００ｋｇ钚、氚自持、安全性好的包层初步设计方案，并用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ输运程序ＭＣＮＰ３Ｂ对此方案进行了三维中子学计算校核。     

模拟托卡马克聚变堆的设计

【英国《国际核工程》2002年8月刊报道】未来聚变堆所面临的最大挑战是如何约束等离子体。电磁模拟在托卡马克聚变堆的设计中起着很大作用。通过计算偏滤器(控制等离子体粒子耗尽和功率在机器中转移的装置)中的涡流,电磁模拟在托卡马克聚变堆设计中起主要作用。对聚变点火研究实验(FIRE)的预先设计研究正在进行之中,以评价在近期是否能对自加热等离子体有更多的科学认识。主要问题之一是设计能承受被击穿的等离子体面对部件,在此处等离子体压力和环向电流会很快弱化。在这些瞬间产生的涡流相当大,产生的应力足以损坏等离子体面对部件。美…     

聚变驱动的次临界系统嬗变MA的研究

一种嬗变次锕系核素(MA)的聚变驱动次临界包层的概念设计被提出。利用MCNP+ORIGEN2对次临界嬗变包层的能量放大倍数(M)、氚增殖比(TBR)、第一壁负载等中子学参数进行了分析。在保证这些参数满足设计要求的前提下,分析了两种不同的装载方案对MA嬗变能力的影响,最终MA的嬗变率能达24.3%,嬗变支持比为28。研究表明,该聚变驱动次临界嬗变包层能有效嬗变MA。     

小球形托卡马克嬗变堆堆芯参数分析

本文探讨作为聚变能中间应用的一种可行性 :利用低环径比球状托卡马克堆的高能聚变中子嬗变核电站的核废物。计算了堆芯等离子体物理参数、中心柱增益并进行参数学分析、几种可能的电流驱动方案比较和中心柱冷却方案设计及其计算。为了减轻偏滤器和第一壁材料的要求 ,我们有意选择较低堆芯物理参数 ,较低的中子壁负载运行。结果表明中心柱增益较低。建议从理论上探索研究由球状托卡马克等离子体顺磁性 ,建立一个无力球马克极向电流壳为中心区提供大部分或全部Bt,旨在建立无中心柱的低径比球状托卡马堆。如果可行 ,它的性能将会大大改善     

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。     

聚变驱动次临界堆双冷嬗变包层热工水力学参数设计与分析

聚变驱动次临界堆双冷嬗变包层是一个以氦气和液态金属LiPb为冷却剂,以嬗变核废料为主要目的的多功能包层。依据功率平衡模型对不同工况优化的基础上,对该包层热工系统参数进行了设计分析。采用三维商用计算流体力学程序对第一壁和高功率密度区中液态LiPb的流场进行数值模拟计算,给出了优化的典型热工水力参数。     

中国聚变工程试验堆包层的核热耦合效应研究

本文以中国聚变工程试验堆（CFETR）的氦冷固态包层和水冷固态包层为研究对象,基于蒙特卡罗程序MCNP和计算流体力学程序FLUENT,利用3D-1D-2D耦合方法和伪材料方法,分别对200 MW的氦冷固态包层和水冷固态包层及1.5 GW的水冷固态包层方案进行了核热耦合计算分析。研究结果表明,金属铍的热散射效应和轻水密度是聚变包层核热耦合效应的主要来源,核热耦合效应对氦冷固态包层的影响可忽略,对水冷固态包层的氚增殖比和温度分布有一定程度的影响。     

利用超长寿命快堆嬗变亚锕元素的特性研究

对利用超长寿命快堆（ＵＬＬＦＢＲ）嬗变高放核废物亚锕元素（ＡＭｓ）的堆芯物理特性进行了初步分析,得出了在ＵＬＬＦＢＲ中适当布置ＡＭｓ,既可以嬗变ＭＡｓ,又可改善超长寿命反应堆的物理特性这一结论。