含在线处理的熔盐堆源项计算

熔盐堆是第四代国际核能论坛推荐的6种先进四代堆之一,具有良好的中子经济性、固有安全性、可在线后处理等特点。基于熔盐燃料和冷却剂的流动性,熔盐堆可对堆内产生的放射性气体进行在线移除,周期性地从熔盐泵中除去135Xe和85Kr等中子毒物,以提高燃料循环过程中的中子经济性。目前主要的源项计算软件并不完全适用于熔盐堆在线除气情况下的源项计算,为了解熔盐堆在线处理情况下的源项分布,为熔盐堆辐射防护设计提供参考依据,并验证熔盐堆在线处理情况下源项计算方法的可行性和计算结果的可靠性,采用实际运行过的美国橡树岭国家实验室熔盐实验堆(Molten Salt Reactor Experiment,MSRE)参数,应用自主开发的PostTRITON程序计算了含在线处理情况下的源项,分析了熔盐堆裂变产物产额及氚的产生情况,并应用SCALE5.1软件包中TRITON模块计算了无在线处理情况下的源项,分析了数据偏差的原因,并与橡树岭国家实验室的计算数据进行了比较,计算结果在±8%的范围内符合一致。通过本研究,验证了在线处理下熔盐堆源项计算方法的可行性和结果的可靠性,可为熔盐堆的辐射防护设计提供重要的参考。

固态钍基熔盐堆中^14C的产生及释放探讨

熔盐堆作为第四代反应堆论坛推荐的6种候选堆型之一,具有输出温度高、能量密度高、无水冷却等特点。固态钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor with Solid Fuel,TMSR-SF1)堆芯大部分结构材料为石墨,冷却剂杂质及石墨材料中的13C和杂质N、O易被活化产生14C。14C半衰期较长,同其他稳态核素12C、13C一样广泛参与各种复杂的生物循环,在反应堆中受到关注。TMSR-SF1中的14C广泛分布于冷却剂、堆芯石墨结构材料和燃料元件。本文采用输运燃耗耦合方法,应用SCALE6.1的TRITION控制模块对反应堆各区域的14C放射性活度进行计算分析,结果表明,反应堆在正常运行工况下一回路每年产生的14C放射性活度为0.34 TBq,满足现有的压水堆、重水堆管理限值要求。向环境释放的14C主要来自于一回路熔盐中N杂质的活化。

采用SCALE计算氟盐冷却高温堆产氚量的一些问题

氟盐冷却高温堆(Fluoride-salt-cooled High-temperature Reactor,FHR)是以熔融的氟盐(2Li F-Be F2,FLi Be)作为冷却剂、TRISO(Tri-structural Isotropic)颗粒为燃料、石墨为慢化剂的热中子反应堆。FLi Be冷却剂中的6Li、7Li、9Be和19F等核素在中子的辐照下产生氚。氚于高温下在金属材料中具有较强的渗透性,可能对操作人员及公众造成放射性危害。氚与F原子结合生成具有强腐蚀性的TF,可能影响结构材料的力学性能和使用寿命。本文采用SCALE5.1和SCALE6(包括6.1、6.1.2和目前最新发布版本6.1.3,后文若无特别说明,SCALE6均指此三个版本)中的TRITON(Transport Rigor Implemented with Time-dependent Operation for Neutronic depletion)模块计算了典型FHR的产氚量。计算结果表明,在Li元素的产氚计算中,SCALE6的TRITON模块由于对Li元素处理不当,给计算结果带来较大差异,影响了计算的正确性。在计算9Be和19F的产氚量时,由于不同版本的SCALE采用不同的反应通道等原因,计算结果也存在差异。综合分析表明,通过SCALE计算FHR产氚量时应当优先采用SCALE6,为修正Li元素处理不当的问题,需使用TRITON中经COUPLE子模块更新整合后的截面库(TRITON默认为ft33f001)来单独运行ORIGEN-S模块。

球形燃料元件累积旋转角度和角速度问题研究

球床堆采用球形燃料元件,其在循环过程中存在滚动磨损以及滑动磨损并产生石墨粉尘。本文借助一种球形无线探测系统量化了角速度及累计旋转角度,并量化了滚动磨损对石墨粉尘产生的影响。实验结果表明,累计旋转角度和角速度与初始径向位置有关,随着初始径向位置由里向外,呈V字型分布,与仓筒边壁接触的球累计旋转角度和角速度远大于其他位置,边壁滚动效应显著。计算结果表明,滚动磨损对石墨粉尘产生量的贡献在11%-27%,且靠近仓筒边壁处该百分比高于其他位置,边壁效应明显。一般情况下,滚动磨损产生石墨粉尘量要低于滑动磨损产生的石墨粉尘量,以往在估算球床堆中的石墨粉尘量时,只考虑滑动磨损而忽略滚动磨损,会导致石墨粉尘的估算偏高。