加速器驱动的次临界系统初步概念设计

基于初始Pu装载对加速器驱动的次临界系统(ADS)嬗变次锕系核素（MA）的影响,提出了6种采用(TRU-10Zr)-Zr*弥散体燃料的ADS概念设计方案。运用MCNP与ORIGEN2程序对ADS嬗变MA堆芯进行稳态与燃耗计算,比较分析MA的嬗变效果、有效增殖因数k_eff、质子束流流强I_p与初始Pu含量的关系。计算结果表明：随着初始Pu含量的增加,MA的嬗变率减小,初始I_p增大;初始Pu含量小于33%,k_eff随时间的变化是先增大后减小,大于33%后一直减小,且随着初始Pu含量的增加,k_eff减小得更加明显。故初始钚含量为33%的方案为最佳,其k_eff的相对变化不超过1%,I_p小于20 mA,MA嬗变率高达28.06%,嬗变支持比为29.23,满足初步设计要求。     

加速器驱动钠冷金属燃料快堆次锕系核素嬗变特性研究

分析加速器驱动系统(ADS)钠冷金属燃料快堆重金属燃料不同核素对堆芯有效增殖系数(Keff)的影响,给出了燃料成分的确定方法,详细分析次锕系核素(MA)嬗变特性.运用耦合了MCNP4c3与ORJGEN2的三维燃耗程序COUPLE对堆芯进行稳态与燃耗计算.结果分析表明,调节燃料中239Pu的质量比例并使其在燃耗过程中保持稳定是使Keff达到设计值并在燃耗过程中保持稳定的有效手段.散裂中子引起堆芯内区较外区更硬的中子能谱,有利于提高MA的裂变截面与裂变吸收比.全堆MA嬗变支持比为8.3,具有较好的嬗变效果.由于堆芯内区的高通量,堆芯内外区的嬗变率有明显差异,将MA集中布置于内区有利于减少装料量,改善总体嬗变效果.     

加速器驱动洁净能系统中的燃耗行为分析

研究了加速器驱动洁净核能系统（ADS）次临界反应堆内核素的演化。分析结果表明：ADS具有嬗变长寿命核废物的能力。从快堆和热堆的比较可知,ADS的快堆具有输出功率大、长寿命超铀放射性废物的累积水平低、裂变产物对反应堆反应性和能量增益影响小等优点。这些优点在利用U－Pu燃料循环的次临界堆中十分明显。对于利用Th-U燃料循环的次临界堆,热堆和快堆都是可以工作的;而对于U－Pu燃料循环的系统,快堆则是较好的选择。     

加速器驱动次临界系统嬗变少锕系核素

长寿命放射性废物的处置是影响核能发展的重要因素，在分析国外在这一领域的发展趋势的基础上，建议采用多用途加速器驱动铅冷快中子次临界系统嬗变少锕系核素（ＭＡ）的方案，并对ＭＡ嬗变链作了初步分析，这种系统在嬗变ＭＡ的同时，还能有效地生产电力和增殖核燃料，并且具有较好的安全特性。     

加速器驱动洁净核能系统中的核素平衡条件

对加速器驱动洁净核能系统（ＡＤＳ）次临界堆内核素的转换进行了研究。研究结果表明：ＡＤＳ具有充分利用核资源的可能性。次临界热堆中能工作在ψ＝１０＾１５￣１０＾１６ｃｍ＾－２．ｓ＾－１下仍可稳定工作,且平衡时的易裂变核素（＾２３３Ｕ和＾２３９Ｐｕ）数目与初始装料核素的比值远高于热堆的。ＡＤＳ中,外源中子可有效地将可裂变核素转换易裂变核素。为加速达到平衡,初始装料中加入少量＾２３３Ｕ及＾２３９Ｐｕ是一种     

加速器驱动先进核能系统及其研究进展

针对现有商业反应堆核燃料利用效率低和乏燃料安全处置难等问题,中国科学院原创性地提出了加速器驱动先进核能系统（ADANES）的概念。对ADANES进行了初步物理研究,对超导直线加速器、高功率散裂靶、堆芯结构材料、乏燃料处理和新型燃料制备等进行了大规模前期计算与关键参数实验,论证了系统的可行性。目前,加速器驱动嬗变研究装置已得到“十二五”国家重大科技基础设施的支持,计划于2019年动工。     

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     

加速器驱动次临界嬗变堆的参数敏感性分析

采用自主开发的加速器驱动次临界堆芯稳态分析程序LAVENDER,对加速器驱动次临界系统(ADS)的冷却剂种类、堆芯次临界度、燃料组件几何尺寸以及堆芯热功率进行敏感性分析。计算结果表明,针对加速器质子束流、次锕系核素(MA)嬗变率或热工安全裕量等单一堆芯性能参数进行优化时,往往导致其他堆芯性能参数的恶化。因此在ADS堆芯设计时,应做出折中选择以平衡不同设计目标参数。     

加速器驱动系统的靶物理计算分析

通过分析ADS对靶的要求,选LBE（铅铋共熔体）作为ADS靶材料,采用MCNPX程序计算和分析不同半径的质子束流入射不同半径和高度的靶时中子产生数、靶的中子泄漏能谱、靶不同位置的泄漏中子数以及整个靶的泄漏中子总数。选定靶参数,然后通过SSW卡和SSR卡连接MCNPX和MCNP程序,模拟计算1个质子与靶反应直到被燃料利用的整个过程,并提出质子效率的概念,采用欧洲MUSE-4燃料,对靶在堆芯中的位置和靶在堆芯中的半径大小对质子效率的影响进行了计算研究,给出了最大化质子效率时靶在堆芯中的位置和靶半径大小的方案。     

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。     

加速器驱动的10 MW次临界反应堆物理方案研究

加速器驱动的次临界系统（ADS）是未来最有可能实现工业化嬗变核废料的装置。通过设计1个10 MW的ADS物理方案,研究ADS的嬗变能力。采用MCNPX和ORIGEN的耦合程序,利用基于ENDF6.8处理所得的6个温度（300、600、900、1 200、1 500、1 800 K）下连续能量核数据库,计算得到ADS随燃耗时间变化的有效增殖因数k_eff、功率峰因子和质子束流强度。同时通过计算给出了该设计方案下ADS燃料多普勒系数、冷却剂空泡系数和有效缓发中子份额,利用这些物理量研究了该ADS方案的安全特性,并通过燃耗计算研究了ADS的嬗变能力。结果表明,在1 000 d燃耗时长内,k_eff和质子流强随时间的波动较小,燃料燃耗深度较浅,系统可提升功率运行,在假想事故下系统能保持次临界状态。系统嬗变支持比约为8。     

ADS原理验证装置两种方案的热工水力分析

加速器驱动的次临界系统(ADS)项目是\"973项目\"之一,旨在解决ADS的关键技术问题。其中,\"原理验证装置的设计\"课题可为ADS关键技术的解决和走向工程化奠定基础。文章就两种不同的堆芯方案陈述了ADS原理验证装置热工水力的计算,计算由初始稳态运行和瞬态及事故工况组成。为考察两种方案的自然循环能力,选择失流事故进行瞬态分析。对瞬态工况的严重性和两种方案的结果进行了比较,结果表明:事故工况下自然循环可足够带走堆芯余热,且方案1比方案2的安全裕度大。     

用于加速器驱动洁净核能系统的微波离子源(英文)

介绍了正在研制的用于加速器驱动洁净核能系统的微波离子源,通过离子源7.3 mm的引出孔可以引出100mA的氢离子束,质子比好于85％,离子源成功地通过了100小时可靠性试验。     

基于流场数值模拟的ADS靶件结构的设计优化

采用通用的计算流体力学（CFD）软件PHOENICS 3．3和BFC计算网格生产技术，对加速器驱动次临界系统（ADS）靶件的流场进行数值模拟计算。结果表明：束窗下方导流板起引导流体沿束窗表面流动的作用，消除了束窗两侧下方较大的旋涡，对于改善束窗附近流体的流动结构、提高束窗表面及散裂靶的换热，效果显著。     

ADS"启明星"次临界实验平台物理方案初步设计

使用MCNP程序对几种堆芯均匀化布置进行了临界计算，keff在0．92～1．00之间。计算结果为加速器驱动的次临界系统(ADS)的次临界实验平台物理方案设计提供了初步设计方案。     

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。     

ADS次临界系统中子时空动力学计算与瞬态分析

加速器驱动次临界反应堆(ADS)中子时空动力学计算需要考虑外中子源和空间分布的影响,比临界系统中子动力学计算要复杂得多。本文将改进准静态(IQS)近似与蒙特卡罗(MC)方法相结合,对于带外源的ADS次临界系统中子时空动力学过程,形状函数、动力学参数由MCNPX程序计算得到,幅度函数与集总参数热工反馈模型进行耦合计算,并开发了IQS/MC计算程序可视化操作界面。针对CIADS靶堆耦合系统参考方案物理模型,对引入束流瞬变及无保护失流工况过程进行瞬态模拟计算分析,给出了堆芯相对功率、燃料温度及冷却剂出口温度随时间的变化曲线。同时,将中子注量率进行分群计算,得到了堆芯分能群的相对中子注量率网格分布随时间的变化,模拟结果与理论分析一致。     

Research and Development Program on Accelerator Driven Subcritical System in JAEA

For a dedicated transmutation system, Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has been proceeding with the research and development on an accelerator-driven subcritical system (ADS). The ADS proposed by JAEA is a lead-bismuth eutectic (LBE) cooled fast subcritical core with 800 MWth. JAEA has started a comprehensive research and development (R&D) program since the fiscal year of 2002 to acquire knowledge and elemental technology that are necessary for the validation of engineering feasibility of the ADS. In this paper, the outline and the results in the first three-year stage of the program are reported. Items of R&D were concentrated on three technical areas peculiar to the ADS: (1) a superconducting linear accelerator (SC-LINAC), (2) the LBE as spallation target and core coolant, and (3) a subcritical core design and reactor physics of the ADS. For R&D on the accelerator, a prototype cryomodule was built and its good performance in electric field was examined. For R&D on the LBE, various technical data for material corrosion, thermal-hydraulics and radioactive impurity were obtained by loop tests and reactor irradiation. For R&D on the subcritical core, engineering feasibility for the LBE cooled tank-type ADS was discussed using thermal-hydraulic and structural analysis not only in normal operation but also in transient situations. Reactor physics experiments for subcritical monitoring and physics parameters of the ADS were also performed at critical assemblies.     

ADS散裂靶产生的放射性毒性

利用SHIELD程序计算不同能量质子照射不同靶产生的散裂产物分布。采用年摄入量限值(ALI)标准定义的放射性毒性,对散裂靶中散裂产物产生的放射性毒性进行研究分析。研究结果表明：散裂产物具有较大的毒性,特别是在加速器驱动的次临界系统(ADS)要求的入射粒子(质子)能量下,产生了一些处于稀土区长寿命的α放射性核素。这些核素若不能在辐射场中被嬗变掉,其毒性将对生物环境产生长期的影响。     

加速器驱动次临界产氚反应堆ADS-T中子学初步设计与分析

本文针对兼顾嬗变和产氚的铅合金冷却加速器驱动次临界反应堆ADS-T(ADS-Tritium),采用自主研发的大型集成多功能中子学计算与分析软件系统VisualBUS4.2和混合评价核数据库HENDL3.0,对散裂中子能量、产氚材料中6 Li丰度、结构钢材料、初始keff、中子能谱以及产氚组件摆放方式等产氚条件进行了敏感性分析.最后本文给出了年产氚千克级的ADS-T中子学初步方案,提供了一种有吸引力的氚生产途径.