聚變-裂變混合堆和壓水堆聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)物理特性研究.pdf

1、根據(jù)根據(jù)我國核電的中長期發(fā)展規(guī)劃，2020年我國核電的總裝機容量達到70GW左右。核電的大規(guī)模發(fā)展，也面臨核燃料供應以及核安全問題。聚變-裂變混合堆由于利用的是(DT)聚變產(chǎn)生的14MeV的高能中子，因此它在增殖核燃料、嬗變核廢料方面具有獨特優(yōu)勢。同時考慮聚變-裂變混合堆的優(yōu)勢以及我國核電大發(fā)展過程中面臨的核燃料供應和核廢料處理問題，提出了聚變-裂變混合堆壓水堆聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的概念。本論文的主要內(nèi)容為:
　　 (1)開發(fā)和完善了B

2、ISONC數(shù)據(jù)庫制作軟件程序并制作了175群BISONC輸運庫和燃耗庫，并做了初步的驗證。開發(fā)了聚變裂變混合堆壓水堆聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的中子學分析軟件NFFP(Neutronics calculation for fusion-fission hybrid andPWR combined fuel cycle system)。在此軟件基礎上對該系統(tǒng)的進行了較詳細的物理特性分析。
　　 (2)根據(jù)多目標優(yōu)化理論和實現(xiàn)方法，對聚變-裂變混

3、合堆包層設計中的功率展平問題進行了理論分析，利用該理論實現(xiàn)了一種直接利用乏燃料進行發(fā)電的聚變裂變混合堆包層以及MA嬗變釷基包層概念設計。計算結果表明，功率展平后的包層的功率不均勻系數(shù)更小，安全性更好;且包層中燃料區(qū)的能量輸出要比不展平情況下的能量輸出高出約21.7％，因此考慮展平后的包層設計經(jīng)濟性更好，降低了工程技術難度。
　　 (3)通過對比分析國內(nèi)外MOX燃料組件的形式，并根據(jù)聚變裂變混合堆增殖燃料的特點，通過對比分析，創(chuàng)新

4、性的提出了適用于聚變裂變混合堆的混合堆增殖燃料組件形式，并對壓水堆裝載30％HB-MOX燃料的堆芯物理特性進行了研究。對影響反應堆安全的幾個重要參數(shù)，如燃料和慢化劑溫度系數(shù)、硼微分價值、緩發(fā)中子份額以及停堆裕量等進行了研究，結果表明:慢化劑溫度系數(shù)和燃料溫度系數(shù)在整個壽期內(nèi)都是負的，有利于反應堆的安全。硼微分價值在整個壽期都是負值，但全鈾堆芯要比30％HB-MOX燃料堆芯更負，主要原因是能譜更軟。裝載30％HB-MOX燃料的堆芯壽期末的

5、緩發(fā)中子份額為0.508，反應堆停堆裕量和溫度系數(shù)都滿足現(xiàn)行壓水堆設計準則。
　　 (4)基于成熟的鈾钚循環(huán)技術，對壓水堆裝載MOX燃料對我國天然鈾資源和燃料制造能力的影響，核電站產(chǎn)生的乏燃料量，分離钚產(chǎn)生量以及使用等問題進行了分析。在假設2040年聚變-裂變混合堆進入我國核燃料循環(huán)體系的情況下，分析了對天然鈾資源需求的影響以及分離Pu累積量的大小。對Pu的循環(huán)使用以及分離Pu的累積量隨時間的變化也進行了較詳細的分析。根據(jù)分析結