MA以IMF燃料靶组件形式在大型钠冷快堆中的非均匀嬗变研究

针对次量锕系核素(MA)的嬗变问题,以中国示范快堆(CDFR)为基本堆芯,研究了MA以靶组件形式在大型钠冷快堆中非均匀嬗变的问题。为增加嬗变的效果,靶组件的燃料选择了不含铀的惰性基体燃料(IMF)。结果表明:少量IMF燃料靶组件的插入对堆芯会产生一定的影响,主要是钠空泡反应性正反馈增强较明显,同时与MA均匀嬗变不同的是堆芯功率峰因子有所增加,其他参数影响相对较小;IMF燃料靶组件中MA的嬗变效果较好,尤其是MA焚毁效率比燃料均匀添加MA时增加了约1/3,IMF燃料中由MA转变的238Pu的次级裂变对MA的焚毁贡献显著增加。在大型钠冷快堆中使用含MA靶组件进行非均匀嬗变时,需要合理选择靶组件的数量和布置位置,以便实现在MA高效嬗变的同时对堆芯性能不会产生非常显著的影响。     

快堆中不同核燃料类型的长寿期性能评价

建立了典型的快堆六角形栅元堆芯模型,研究了多种类型的燃料在快中子能谱辐照环境下经过较长时间辐照后的性能,对不同燃料堆芯在运行寿期末的乏燃料组成成分进行了分析.结果表明,在栅元结构完全一样且初始剩余反应性基本相同的情况下,燃料反应性损失从小到大的顺序是:金属燃料＜氮化物燃料＜碳化物燃料<氧化物燃料;在整个寿期中,使用Pu驱动的燃料比使用235U驱动的燃料反应性下降得慢;金属燃料寿期末乏燃料中按初始装载燃料质量平均后的超铀核素的质量最小,其他依次为氧化物<氮化物<碳化物;由于初始装载量的增多,使用Pu驱动的燃料寿期末乏燃料超铀核素的总量比使用235U驱动的燃料多,同时,乏燃料Pu中的易裂变同位素的份额比235U驱动燃料的少.从中子学角度考虑,UZr燃料是比较理想的长寿命快堆堆芯燃料类型.     

快堆闭式燃料循环对提高铀资源利用率的分析研究

快堆结合闭式燃料循环提高铀资源利用率需对乏燃料进行回收和再循环。对工业钚在大型MOX(混合铀钚)燃料钠冷增殖快堆中多次循环的特性进行了计算分析,结果表明,钚成分经多次循环后可达平衡,其中易裂变核维持在约74%的较高比例。从成分品质看,工业钚在增殖快堆中的循环次数不受限制。构建模型并分析了快堆闭式燃料循环对于铀资源利用率的提高。快堆闭式循环策略下,回收铀、钚多次循环后可大幅度提高铀资源利用率。提高燃料燃耗和乏燃料后处理回收率能显著提升铀利用率;但在最初的几次循环中后处理回收率的影响较小,循环次数增加后,将会对利用率有明显提升。较低的燃料燃耗和回收率情况下,将存在较低的无限次循环铀利用率上限。     

裂变核能大规模可持续发展情景及几个关键问题

裂变核能大规模可持续发展需建立闭式燃料循环系统,闭式燃料循环有多种可能的模式。根据我国核能发展策略、已有基础和发展预期,设定了我国闭式燃料循环系统的发展情景,并评估其能起的作用。对于设定的发展情景,需要解决的几个关键问题,包括快堆及其燃料循环的技术路线选择、应提高燃料燃耗减少燃料循环次数、拟进行全锕系元素燃料循环、开发超级金属燃料元件是关键技术任务等。     

钠冷快堆控制棒分段设计研究

在钠冷快堆中,反应堆运行时的反应性补偿和停堆安全主要由控制棒来实现。当前的钠冷快堆设计中,一般含有安全棒、补偿棒和调节棒。其中,补偿棒中10B的富集度较高,使补偿棒的燃耗较高,且发热量较大,并造成周围燃料组件功率峰因子偏大。本文提出一种分段设计方案,可用于改进上述缺点。该方案相比于传统方案,控制棒发热减小约30%,控制棒燃耗减小50%,并能有效改善周围燃料组件的功率峰因子,控制棒更换周期可提升1倍。     

快堆控制棒组件非均匀效应修正方法研究

控制棒组件是快堆控制系统和安全保护系统的重要组成部分,快堆控制棒价值的准确求解至关重要。基于PASC?5程序的快堆少群均匀化群常数计算中使用直接体积均匀化方式,这会导致控制棒价值严重高估,必须对控制棒组件的非均匀效应进行修正。基于群常数修正的思路,本论研究了体积?通量权重、反应率之比守恒和反应性守恒3种方法在快堆控制棒组件非均匀效应修正中的应用;基于二维特征线程序开发了群常数修正因子计算程序FRHP。通过中国实验快堆算例进行测试验证,修正后的控制棒价值计算结果与MCNP计算的参考结果符合较好,表明3种方法均能对控制棒组件的非均匀效应实现有效修正,其中反应性守恒方法修正效果最好。     

特大型空分设备配套阀门的研制

介绍特大型空分设备配套的三偏心蝶阀的研制内容、使用场合,以及特大型空分设备高压氧气输送管网中高压氧用截止阀、特种安全阀的开发内容和结构特点。     

示范快堆电站堆芯物理初步计算分析

本文提出了中国快中子示范快堆电站（电功率为820MW）堆芯的物理方案。该方案采用钠作为冷却剂的快中子反应堆满足第4代核能系统的要求，具有更好的安全性和更高的经济性。具有以下特点。     

钠冷氧化物燃料快堆嬗变MA研究

研究了次量锕系核素(MA)在钠冷氧化物燃料快堆中嬗变的基本物理特性。结果表明,MA核素加入堆芯燃料中后对堆芯动态参数和反应性反馈会产生显著的影响,如:βeff会有所减小、多普勒负反馈会显著减弱以及钠空泡反应性正反馈会显著增强。添加MA所带来的收益是燃耗反应性损失减小,且一定量的MA被嬗变掉,同时MA裂变也有相应的能量产出。MA嬗变的本质在于MA的焚毁,MA的焚毁比消耗与其所占全堆的裂变份额(包括由其转换的238Pu的裂变)成正比,为此相同MA裂变份额下的堆芯安全参数成为MA嬗变快堆设计的关键点。研究表明,堆芯小型化能够有效地减小堆芯的钠空泡反应性正反馈,同时对MA的焚毁比消耗影响较小。     

箱形薄壁梁剪力滞研究

剪力滞现象普遍存在于各种建筑结构中.文中对剪力滞效应的概念做了简述,运用有限元软件ANSYS对几种不同长度、不同横截面底板宽度,不同箱型半宽及不同载荷施加方式的悬臂箱梁剪力滞进行了分析计算,得到剪力滞系数的变化规律.