加速器驱动的次临界系统散裂靶热工水力研究

散裂靶位于加速器驱动的次临界系统（ADS）的中心,为核嬗变提供所需的中子源。通过分析散裂靶的热工要求,选取铅铋合金（LBE）作为ADS的靶材料和冷却剂。使用MCNP程序计算质子束轰击靶区产生的能量沉积,并使用CFD程序FLUENT计算靶区热工特性。分析了不同设计参数及不同靶窗形状对ADS靶区温度分布和速度分布的影响,得到满足热工要求的可选方案。     

加速器驱动系统靶区流场的数值模拟

在加速器驱动系统（ADS）中,真空质子束流管出口端为一半球面质子束窗,用于隔离束流管和散裂靶。质子束窗表面热负荷很高,有效冷却质子束窗,从而提高靶件寿命和系统安全性是靶件设计的关键。 采用PHOENICS 3.2程序对ADS靶件冷态下的流场进行数值模拟。在贴体坐标（BFC）下生成计算网格,对靶件束窗下方有无导流板时的靶区流场进行了计算。当体积流量为10m3/h时,流体向下流动进入中央流道（靶区）之前发生边界层脱离,并在质子束窗下方两侧形成一对对称的旋涡。两旋涡在靶区中央重叠,形成一股向上较强的回流。这股回流沿质子束窗     

加速器驱动的次临界系统散裂靶泄漏中子谱研究

为研究加速器驱动的次临界系统（ADS）散裂靶的散裂中子学特性,采用Geant4计算不同能量质子轰击铅铋靶产生的泄漏中子产额、能谱、轴向积分分布。模拟得到1 GeV质子对应的靶的优化尺寸及优化后泄漏中子谱,计算结果可为ADS散裂靶件和堆芯设计提供参考。     

加速器驱动洁净核能系统散裂靶辐射损伤研究——Ⅱ．气体产生

对加速器驱动洁净核能系统散裂中子靶和靶窗材料分别在中子和质子入射情况下氦气产生截面、氦气产生率以及氦气产生率与原子位移率的比值进行了研究。利用SHIELD程序模拟计算的结果与实验数据及其他程序的计算值符合很好。     

加速器驱动次临界系统的中高能质子轰击厚靶中子学实验研究

利用俄罗斯杜布纳联合核子研究所的高能加速器进行加速器驱动次临界系统 (ADS)靶区中子学研究。用 0 .5 33、1 .0、3.7和 7 4GeV质子轰击U(Pb)、Pb和Hg靶的测量结果表明 :U(Pb)和Pb与Hg靶的中子产额比分别为 ( 2 0 1± 0 1 0 )和 ( 1 76± 0 33) ,从获得较强中子的角度看 ,Hg作为ADS靶是不利的 ;沿厚 2 0cm靶的中子产额随入射质子穿透深度增大而下降 ,质子能量越低 ,中子产额下降越快 ,为在较大厚度范围内获得较均匀的中子场 ,质子能量不应低于 1GeV ;不同能量质子产生的次级中子能谱相近 ,但随质子能量提高 ,较高能量中子的比例逐渐增大。     

电子加速器驱动次临界系统的靶物理设计及耦合计算

为避免ADS所存在的技术及成本问题,考虑电子加速器驱动次临界系统的技术路线.利用加速器产生的高速电子通过韧致辐射作用产生高能光子,高能光子与靶材料发生光核反应产生外源中子来驱动次临界系统.为了系统地研究eADS的综合性能,论文设计了韧致辐射靶和光核反应靶,建立整个耦合系统模型,用于电子、光子和中子耦合的堆芯物理计算.计...     

加速器驱动次临界系统中群常数工作现状

由于加速器驱动的次临界堆具有良好的资源效益、环境效益、安全效益而成为新一代核能源的可能选择,近年来在国际上形成一个研究热点。特别是欧洲、俄罗斯、日本和美国都已进行了一些研究计划。中国原子能科学研究院自1995年起一直在开展该领域的研究。     

150 MeV加速器驱动的反应堆系统固态金属靶优化研究

对150MeV加速器驱动的反应堆系统的固态靶进行了优化，就靶的几何设计、靶中泄漏中子产额、泄漏中子能谱及靶中能量沉积问题进行了研究。提出了钨饼与水组成的组合靶的概念，在中子产额影响较小的情况下，较好地解决了固态靶散热问题。     

加速器驱动系统靶区流动可视化研究

在加速器驱动次临界系统 (ADS)靶件模型上进行二维流动可视化研究。示踪粒子为直径 0 5mm的聚苯乙烯球状颗粒 ,采用片激光法对流场进行显示和KappaCCD数码摄像系统对流场进行实时拍摄 ,获得了ADS靶区的流型图     

加速器驱动洁净核能系统散裂靶辐射损伤研究——I.原子位移

考虑了不同入射能量的质子和中子轰击Ｗ、Ｐｂ靶,利用ＳＨＩＥＬＤ程序系统,研究了我国未来可能使用的靶体的辐射损伤截面、原子位移截面和原子位移率,并同Ｗｅｃｈｓｌｅｒ的研究结果进行了比较。同时,对１．６ＧｅＶ的质子沿中心轴线入射长６０ｃｍ、直径２０ｃｍ厚铅靶在不同部位引起的辐射损伤进行了研究,得到合理的结果。     

ADS靶区流场的数值模拟

采用通用的CFD NHT软件PHOENICS 3 2和BFC计算网格生成技术 ,对ADS靶件束窗下方有无导流板两种靶件结构冷态下的流场进行数值模拟。描述了靶区流场数值模拟的方法 ,给出了流场数值模拟的结果     

ADS熔盐散裂靶中子学性能研究

与传统加速器驱动次临界系统（ADS）采用金属靶作为散裂中子靶的设计不同,加速器驱动次临界熔盐堆（AD-MSRs）采用靶堆一体的设计,直接使用燃料熔盐作为散裂中子靶。由于熔盐靶的中子学性能直接影响AD MSRs的能量放大系数、核废物的嬗变和核燃料增殖的效率,所以本研究基于MCNPX程序,详细计算了高能质子轰击氟盐和氯盐两种熔盐靶产生的散裂中子产额、散裂中子能谱、能量沉积分布以及散裂产物等中子学性能,并与液态Pb和铅铋共熔体（LBE）两种液态金属靶进行了对比。计算结果表明,熔盐靶在散裂中子产额上与液态金属靶有一定的差距,但熔盐靶内能量沉积分布的梯度较小,更有利于靶区的热量导出。与液态Pb和LBE靶相比,熔盐靶的散裂产物中包含更多的气体以及高质量数的α发射体核素。     

Accumulation and Transmutation of Spallation Products in the Target of Accelerator-Driven System

Analysis of the radiological burden of the spallation products (SP) was performed for various spallation targets (lead, tungsten, tin). The radiological burden was discussed in terms of toxicity based upon the concept of Annual Limit on Intake (ALI) shows that alpha-emitting rare earths (¹⁴⁶Sm, ¹⁴⁸Gd, ¹⁵⁰Gd, ¹⁵⁴Dy) are dominant. Their toxicity was estimated at equilibrium state with and without their transmutation. It is concluded that, in terms of toxicity, accumulation of SP in the target is quite comparable with transmutation of fission products (FP) in the blanket of Accelerator-Driven System (ADS).     

用LAHET和MCNP程序研究散裂中子靶的中子学性能

利用LAHET和MCNP程序对ADS散裂中子靶进行模拟计算。因靶的基本物理性质随束流和靶形状的变化而改变,所以首先评估了源强和靶的几何形状对靶性质的可能影响,然后计算长1.2m、直径为0.6m的圆柱形液态铅靶在1GeV质子轰击下,靶内中子的产生和泄漏及能量的沉积等。与文献数据、实验数据进行了比较,符合良好。计算结果还表明:源强和几何的选择对中子产生和泄漏可产生较大影响;用液态铅作散裂靶时,中子产额和泄漏额较高,且泄漏能谱在可利用范围内,但能量沉积在靶中的分布极不均匀,这可能给传热带来问题。     

散裂中子靶能量沉积研究

利用SHIELD程序研究了中高能质子入射在长0．6m、直径0．2m的圆柱形铅靶上的第入射质子产生的能量沉积。同时计算了靶材料分别为Be、C、Al、Cu、Pb和贫化铀的每个射质子产生的能量沉积沿轴向分布。计算结果与实验数据符合很好。分别对束流为10mA、能量为1．5Ge质子点入射、散焦入射散理解靶能量沉积引起的靶内功率密度分布进行了研究。     

活化法测量散裂靶中子能谱的实验验证

散裂靶中子的能谱对加速器驱动次临界系统的倍增因数和嬗变率等影响很大,计算表明散裂靶中子谱在MeV能区与裂变中子谱相近。本文利用活化法测量临界装置的泄漏中子谱和中子注量率,提出了用In、Al、Mg、Ti、Au、Zn、Ni、Rh、Fe和Co等活化箔测量散裂靶中子能谱和中子注量率的方案。结果表明,将活化箔在散裂靶中子场中辐照5h,中子注量最高达5×1014 cm-2量级,辐照后1h内取出活化箔,根据半衰期的长短安排测量顺序,可测量散裂靶的中子能谱和中子注量率。     

An Analysis of Cladding Failure on Beam Transient of Lead-Bismuth-Cooled Accelerator-Driven System

The cladding failure analyses on various beam transients of Lead-Bismuth-cooled Accelerator-Driven System (ADS) were performed with ADSE code and the cladding failure analysis program. First, the cladding failure analysis program was developed. This program is intended for creep ruptures analysis using ADSE code and employs the method of Cumulative creep Damage Fraction (CDF) calculation. Beam diameter expansion, beam flattening, beam hollowing, and beam incident position change were analyzed for the ADS model proposed by JAEA. As a result, beam diameter expansion, beam flattening, and beam hollowing would not lead to cladding failures but beam incident position change was revealed to have a high risk for the cladding failures. Some core designs were proposed for the prevention of failure. The changes of sizes such as plenum length were not effective for CDF reductions. The application of SUS316FR steel cladding instead of Mod.9Cr-1Mo steel showed good performance but the application of SUS316FR steel needs some provisions for erosions and corrosions. The fuel composition change was very effective for CDF control and this measure would be the best modification for the prevention of cladding failures.