钍基重水核能系统燃料的物理特性研究

对全铀CANFLEX燃料和含钍CANFLEX燃料的物理特性进行了研究。用WIMS-AECL程序计算了参考栅元的冷却剂空泡反应性、燃耗等参数。通过与铀燃料的对比，展示了含钍燃料在安全性和经济性上的特点还特别介绍WIMS-AECL程序在使用过程中的参数选择方法，     

重水堆钍铀燃料增殖循环方案研究

论文的目的是研究重水堆钍铀燃料增殖循环方案。基于前期设计的技术路线,以CANDU-6堆芯为参考堆芯,研究了钍基堆芯燃料管理策略,分析了中子学特性,并对乏燃料特性进行了评估,包括放射性毒性、衰变热和伽马射线。在此基础上,建立了钍铀燃料增殖循环方案,其在可持续性关键指标方面优于常规天然铀一次通过循环。     

钍基核燃料循环和发展现状

主要根据钍燃料的循环，论述了钍基燃料的发展现状，总结和归纳了钍燃料在核反应堆燃料循环、核武器应用以及其他方面的开发现状和优缺点。     

钍燃料重水堆堆芯特性研究

现有的CANDU重水堆(简称"重水堆")以天然铀作为燃料,但重水堆由于其独特的堆芯设计,具有较好的燃料灵活性,还可以烧低浓铀、回收铀和钍等燃料。研究现有重水堆改烧钍燃料后对堆芯特性和运行安全的潜在影响。使用DRAGON程序建立了重水堆的无限栅元模型,研究比较了钍燃料和天然铀燃料的重要堆芯特性参数。结果表明,尽管2种燃料下的堆芯特性有所差异,但钍燃料利用实际上有助于提升重水堆的运行安全。     

小型长寿命核能系统燃料物理性能的研究

本文在简要说明世界上小型长寿命核能系统研究现状的基础上,提出了使用钍-铀燃料和铅-铋冷却剂构造小型长寿命堆芯的设想,并为此进行了一系列燃料物理性能的研究.对于长寿命核能系统的堆芯物理设计,使反应性随燃耗变动最小非常重要,同时应该尽可能地提高堆芯的燃耗以满足长寿命运行的需求.本文使用MCNP和MCBurn程序详细计算分析了使用不同的初始驱动燃料、不同栅格、燃料成分和类型、富集度条件下,燃料栅元的燃耗反应性变化等性能,并对其进行了能谱、转换比、富集度变化等方面的分析,经过对比初步确定了使用钍-铀燃料构造长寿命堆芯的物理条件,并以此为起点构造出一个堆芯,计算给出了反应性空泡系数等安全参数.     

钍基先进坎杜堆非能动慢化剂系统概念设计

以钍基先进重水堆（简称TACR）慢化剂系统作为研究对象,提出了一种满足非能动安全要求的概念设计。在此设计中,首次将慢化剂冷却系统和余热排出系统合二为一,并用热工水力分析程序CATHENA Mod3．5c／Revl分析了反应堆在正常工作时的稳态运行情况,为验证设计的可行性奠定了基础。     

环形燃料元件小堆的概念设计

环形燃料元件小堆是世界上目前比较先进的堆型。研究设计了一个环形燃料元件小堆,开发出适于环形燃料堆计算的软件和方法。采用整组件束棒计算堆芯少群参数的方法大大提高了计算精度。计算了堆芯的有效增殖系数、所有控制毒物的单个价值以及总价值、堆芯从室温到工作温度的温度效应等堆芯参数。结果表明:设计的环形燃料元件堆具有良好的稳定性和安全性,可以作为一代新堆。     

钍基先进CANDU堆燃料循环方式研究

在钍基先进CANDU堆的概念设计中，钍燃料的循环利用方式是一重要问题。文章采用中心两圈为钍燃料、外面两圈为稍加浓缩铀燃料的CANFLEX燃料棒束，通过对燃料棒束栅元物理特性的研究，提出了一套切实可行的直接自身再循环的燃料棒束循环方案。     

钍基熔盐堆燃料循环与启动策略研究

研究了熔盐燃料在堆内外循环以及考虑特殊核素的添加、提取等在线处理过程的熔盐堆燃耗计算模型,在多功能组件计算程序SONG的基础上开发了相应的燃料循环计算功能并进行了初步验证。在此基础上,分别针对氧化铍慢化的热谱熔盐堆和无慢化的快谱熔盐堆进行计算,并根据堆芯反应性长期稳定的基本要求,分析了利用²³³U和工业Pu启动熔盐堆时配套的在线处理方案以及相应的易裂变核添加要求。通过对核素添加、提取以及燃料内核密度的平衡计算,分析了不同的在线处理方案与启动策略对钍-铀燃料循环效率的影响,并据此提出了初步的熔盐堆燃料循环技术路线。结果表明：压水堆乏燃料提取的工业Pu较²³³U更适宜用于钍铀燃料循环启动,因工业Pu启动的快谱熔盐堆的²³³U产率明显高于²³³U启动熔盐堆,而当有了足够的²³³U积累后,²³³U启动的热谱熔盐堆是更好的选择,因其燃料倍增时间更短且燃料初装量也小得多。     

小型模块化钍基熔盐堆防核扩散性能初步定量评估

核能的和平利用一直备受关注,防核扩散性能也是评价4代堆性能的4大指标之一,为建立满足4代堆核能系统标准的钍基熔盐堆核能系统,需对其防核扩散性能进行评价。因此,本文基于美国橡树岭国家实验室等机构提出的多属性效用分析（MAUA）方法,从材料性质、操作需求等14个方面,定量化评估了3种模式下小型模块化熔盐堆卸料的防核扩散性能,并与采用一次通过燃料循环的PWR进行对比,进而为燃料循环方案的优化提供核扩散风险参考。分析结果表明,小型模块化熔盐堆设计防核扩散性能指标--核安全测量值约为0.8,可比拟一次通过燃料循环的PWR,优于闭循环的CANDU堆。此外,本文还针对第3种连续后处理模式堆型的防核扩散性能进行了初步优化。以上分析结果可为进一步合理优化防核扩散性能提供参考,为燃料循环的选择提供合理、透明、可追溯的依据。     

Feasible Region of Design Parameters for Water Cooled Thorium Breeder Reactor

The performances of a light water cooled thorium breeder reactor have been investigated. A feasible region of fresh fuel enrichment and moderator to fuel ratio (MFR) is found to satisfy the constrains of criticality, breeding, and negative void coefficient for several burnups of discharged fuel. The equilibrium fuel cycle burnup calculation has been performed which is coupled with the cell calculation. The MFR is changed to investigate its effect to the breeding capability and void reactivity coefficient profile for different average discharged burnups. For moderated cases, the conversion ratio (CR) decreases with increasing burnup and MFR. The ratio of fissile inventory in equilibrium core to the initial fissile loading (FIR) has the maximum value at certain burnups depending on the MFR and its value increases with the decreasing MFR. Considering to the breeding capability of the reactor, for burnups of equal to 30 GWd/t or higher, the MFR ≤ 0.3 is needed. For the larger MFR and lower burnups, the void reactivity coefficient becomes more negative with an increasing void fraction. The most negative value of the void reactivity coefficient is obtained at MFR = 0:3.     

超临界水冷堆可燃毒物设计与分析

在超临界水冷堆中,为了减少控制棒的使用,采用加入可燃毒物的方式控制初始剩余反应性。目前广泛采用的是稀土氧化物弥散在燃料中的整体型可燃毒物设计。通过对比4种常用的稀土氧化物,选择Er₂O₃作为可燃毒物材料。分析了不同可燃毒物布置方案对组件性能的影响,在不同可燃毒物含量下对组件安全性进行了评价。分析了可燃毒物对堆芯性能的影响,发现加入可燃毒物有利于降低堆芯径向功率峰,但会增大轴向功率峰并使其往堆芯顶部偏移。通过对该现象的分析,提出了降低堆芯底部温度和增大轴向富集度梯度的改进措施。计算结果表明,优化后的堆芯轴向功率峰明显降低,从而降低了最大包壳温度。     

多用途小型堆ACPR100概念设计

中国广核集团提出了一种新的陆上多用途小型堆ACPR100,具有一体化设计、模块化布置、非能动安全、多用途等特点,目前已完成概念设计。本文主要介绍了ACPR100堆芯核设计、子通道热工水力分析、冷却剂系统分析、典型事故分析等研究成果。研究结果表明：ACPR100具备高安全性能、良好的冷却剂系统平衡及符合陆上小型堆用户需求的长周期换料等特点。     

超临界水冷堆MOX燃料特性分析

针对超临界水冷堆组件,采用不同Pu含量的MOX燃料进行组件计算,得到不同燃料条件下的燃耗深度、功率分布因子、慢化剂温度反应性系数等结果,并对比分析在超临界水冷堆中应用MOX燃料与应用UO2燃料对组件性能的影响,以及不同Pu含量MOX燃料间的性能区别。分析结果表明,在超临界水冷堆设计中,应用MOX燃料与应用UO2燃料有相似的功率分布,应用MOX燃料可以增加燃耗深度,并有良好的慢化剂温度反应性系数。经过合理设计的MOX燃料可较好应用于超临界水冷堆中,且产生更好的性能。     

重水堆核电厂应急行动水平的改进

本文介绍的改进是针对秦山第三核电厂于2010年发布的应急初始条件(IC)及应急行动水平(EAL)第三版进行的修订,修订考虑了IAEA有关标准和文件的新变化、美国NRC有关导则的改变以及我国正在开展的核安全导则制定。修订采用了秦山第三核电厂现有ICEAL的应用实践,并考虑了电厂技术文件升版中有关变化。本次修订的重点包括:适用运行模式;安全壳γ辐射水平对应的EAL;辐射水平异常和放射性流出物异常的EAL;核电基地统一考虑自然灾害ICEAL;扩展了有毒或可燃气体、保安事件的ICEAL。     

水冷反应堆燃料元件的在役检测和处理

水冷反应堆包括轻水堆和重水堆,轻水堆分为压水堆和沸水堆;重水堆分为加压重水堆和加拿大的氘铀堆。国际上把它们归为一类进行研究。本文涉及的破损燃料元件的在役检测和处理包括：反应堆运行时的检测;换料时或换料后的检测;在燃料组件内鉴别破损的燃料棒;燃料组件的监测、拆卸和修复;破损燃料棒拆出后的检测,破损定位与修补。     

水冷反应堆燃料元件的在役检测和处理

水冷反应堆包括轻水堆和重水堆,轻水堆分为压水堆和沸水堆;重水堆分为加压重水堆和加拿大的氘铀堆。国际上把它们归为一类进行研究。本文涉及的破损燃料元件的在役检测和处理包括：反应堆运行时的检测;换料时或换料后的检测;在燃料组件内鉴别破损的燃料棒;燃料组件的监测、拆卸和修复;破损燃料棒拆出后的检测,破损定位与修补。     

超临界水堆子通道分析

超临界水堆作为6种第4代未来堆型中唯一的水冷堆,具有一些独特的特点,受到了广泛重视。本工作以上海核工程研究设计院的常规压水堆子通道程序为基础,开发编制了适用于超临界水堆的子通道程序,并对典型带有慢化剂水棒的超临界水堆燃料组件进行了模拟计算,得到了堆芯子通道内的温度、燃料棒包壳温度、表面传热系数等参数的分布规律。此外,研究了不同超临界流体换热关系式对计算结果的影响,结果显示,各传热关系式的计算结果存在一定差异。     

轻水堆乏燃料和钍燃料在ACR-700利用的探索

轻水堆乏燃料和钍燃料的利用是解决乏燃料后处理问题和核燃料短缺的有效途径之一。本工作以ACR-700标准燃料为参考,研究了4种不同混合比例的轻水堆乏燃料及钍燃料在ACR-700中的k_∞和燃耗。研究结果表明,将裂变产物分离后,轻水堆乏燃料的重锕系核素在ACR-700中可作为一很好的燃料;只要加入足够的启动燃料,钍燃料也可作为很好的转换燃料,使反应堆内生成²³³U的速率大于易裂变燃料的消耗速率,²³³U的生成对反应堆运行后期维持临界起重要作用。     

超临界水冷堆述评

超临界水冷堆(SCWR)是在高于水的临界点（374℃，22.1MPa）的温度和压力下运行的反应堆。相对于传统的轻水堆，它的热效率显著提高，可达45％。由于冷却剂在超临界状态下不发生相变，可直接与能量转换设备相联，从而简化了反应堆的结构。在SCWR中不需再循环和射流泵、稳压器、蒸汽发生器、汽水分离器和干燥器。它的主要特点是经济性好。