西安脉冲反应堆

西安脉冲堆是我国设计、建造的第一座实用性多功能脉冲反应堆。它具有固有安全性高、用途广泛、结构简单及运行维护方便的特点;既能稳态运行,又能以脉冲或方波方式运行,稳态额定功率2MW,最大脉冲峰功率4200MW。西安脉冲堆设置有多种实验辐照装置,可以辐照生产放射性同位素,进行中子活化分析、中子照相、单晶硅中子辐照掺杂、材料辐照加工及辐照试验研究,开展核物理、中子物理、放射化学等科学理论研究以及人材培训。近2年的试运行和实验应用表明,西安脉冲堆已经展现出良好的应用特性和广阔的应用前景。

西安脉冲反应堆超设计基准事故动态特性分析

为填补以往西安脉冲反应堆(脉冲堆)超设计基准事故研究的不足,利用RELAP5/SCDAP/MOD3.4程序对脉冲堆系统进行了建模计算,给出了脉冲堆在断电ATWS事故和大破口失水ATWS事故下的瞬态响应特性。计算结果表明:发生断电ATWS事故后,在无人为干涉情况下,反应堆部分燃料可能熔毁;发生大破口失水ATWS事故后,破口位置和尺寸对事故后果的严重程度有重要影响,破口位置在堆池底部时,燃料最高温度低于1 800℃,而破口位置高于堆芯下栅板时,将导致燃料元件熔毁。根据脉冲堆在超设计基准事故下的动态响应,针对两种事故工况分别提出了相应的缓解措施。

我国第一座脉冲反应堆

我国第一座脉冲反应堆是座小型池式研究堆,采用铀氢锆(UZrH_(1.6))燃料-慢化剂粗棒元件。堆芯靠轻水自然循环冷却,石墨作反射层。该堆具有很大的瞬发负温度系数,不仅能稳态运行,而且还能进行独特的脉冲运行和方波运行。稳态运行额定功率1000kW,堆芯平均热中子通量1.4×10^(13)n/(cm^2·s),当引入3元(2.1×10^(-2)△K/K)瞬发正反应性脉冲运行时,峰功率约为3420MW,中子通量峰值约为6×10(16n)/(cm^2·s)。固有安全、经济及多功能是该堆型最显著的特点。本堆已于1990年7月22日达到首次临界,尔后开始试运行。

西安脉冲堆燃料元件燃耗无损实验测量

介绍了西安脉冲堆燃料元件燃耗测试理论、所用设备及实验方法,重点阐述了燃耗测量中用到的中子/γ自吸收校正、137Cs活度校正、探测效率标定等关键技术。对堆芯内两根具有代表性的燃料棒D5、G14开展了燃耗测量,并与理论计算结果进行了比较。结果表明:燃耗测量结果与理论估算值在不确定度范围内一致,该燃耗测试分析系统是可靠、适用的。

西安脉冲堆大破口失水事故分析

分析了西安脉冲堆大破口失水事故的特点,建立了适用的数学模型,编制了计算程序。结果表明:在大破口失水事故下,部分燃料芯体最高温度将超过设计限值,但不会发生燃料元件熔毁事故。

西安脉冲堆实验装置参数测试

反应堆各实验孔道的参数是反应堆的重要指标,也是反应堆应用的重要参数。在简单介绍西安脉冲反应堆参数测量方法、测量设计的基础上,详细给出了该堆上一些实验孔道的参数测试结果,为在该堆的应用工作提供参考。

西安脉冲堆中子活化分析系统应用

西安脉冲堆中子活化分析系统由跑兔快速辐照系统、实验测量系统组成。简述了中子活化分析的用途。基于辐照系统,建立了一套中子活化数据自动处理系统和实验模拟系统,并经过了实验考验,获得了较好结果。

西安脉冲反应堆燃料元件燃耗的无损测定

介绍了利用γ能谱法无损测定西安脉冲反应堆单棒燃料元件燃耗的方法。该法利用测定裂变产物137Cs的活度,并进行相应的历史跟踪、校正计算、理论分析等得出燃耗值,同时也讨论了其它需要解决的关键技术。

中子场空间分布特性研究

采用Monte-Carlo方法,以高斯聚变中子谱和麦克斯韦裂变中子谱为源谱,进行了中子在大气中输运的理论模拟,给出了不同源高度,空间不同位置处的中子注量、能谱和吸收剂量,并总结了中子场的空间分布特性。

脉冲堆功率调节系统仿真研究

用自主研制开发的脉冲堆功率调节系统仿真程序研究了脉冲堆功率调节系统的动态特性，并用计算得到的方波特性与脉冲堆的实测结果进行了比较，两者具有良好的一致性。

西安脉冲堆动态特性分析

在Ｆｕｃｈｓ－Ｈａｎｓｅｎ的绝热模型的基础上，推导了脉冲堆的脉冲参数计算公式，计算了西安脉冲堆在引入不同反应性的动态参数。

脉冲堆功率调节系统动态特性分析

脉冲堆功率调节系统动态特性的分析，对调节系统的优化设计很重要，对脉冲堆功率调节系统的调试和运行也很有参考价值。本文给出了脉冲堆功率调节系统动态特性仿真结果，并给予简要分析。

中子注量空间分布规律的理论模拟

分别以高斯聚变中子谱和麦克斯韦裂变中子谱为源谱,采用Monte-Carlo方法,对中子从不同的源高度到达不同轨道高度及不同角度处的中子注量进行数值计算,通过对计算结果进行曲线拟合,获得中子注量的空间分布规律。同时引入方向散射因子的概念,并通过对方向散射因子变化规律的研究来获得中子的大气散射规律。

西安脉冲堆热柱孔道中子束流参数测量

采用飞行时间法测量了西安脉冲堆热柱孔道热中子束流中子能谱分布,能谱测量结果较Thermal Maxwellian理论谱偏软,中子谱平均能量为0.042±0.01eV。采用金箔活化法测得热柱孔道出口前端热中子注量率为1.18×105 cm-2.s-1,热中子注量率测量的不确定度为3%。

脉冲堆余热导出安全性实验研究

实验研究了脉冲堆余热导出的安全性,给出了停堆后燃料芯体温度和堆水池散热能力随时间变化的实验数据及其分析方法和结果。实验及其分析结果表明,脉冲反应堆余热导出是安全的。

脉冲堆稳态堆芯脉冲运行实验研究

对脉冲堆进行稳态堆芯脉冲运行实验,并对实验结果进行了分析。分析结果表明,在西安脉冲堆原设计的稳态堆芯布置方式下进行脉冲运行是安全可行的。通过实验,获得了脉冲堆稳态堆芯脉冲运行的相关参数,并与理论计算结果进行了比对,分析了二者的偏差。

西安脉冲堆中子照相系统性能测试及应用

介绍了西安脉冲堆中子照相系统的组成以及对该系统进行性能测试的方法与结果。结果表明, 所用BAS-ND中子屏的固有不锐度为0.15mm;在稳态堆芯及脉冲堆芯布置下,中子照相孔道射线束中的有效热中子含量偏低, 而有效γ射线含量偏高;在孔道中采用铅来过滤射线束能明显降低有效γ射线含量。

基于MCNP程序的入堆样品价值计算

本工作采用MCNP程序对样品在西安脉冲堆跑兔辐照系统内辐照进行了物理描述和临界计算,并采用MCNP 4C程序自带的微扰卡对样品引入的反应性进行了计算。计算结果体现出微扰卡计算微小扰动的特点,避免了常规算法中系统k计算偏差对计算结果的影响,计算结果更可信。

西安脉冲堆脉冲参数分析

介绍西安脉冲堆堆芯装载布置,发射脉冲的过程和机理,脉冲参数的计算模型和程序以及计算值和实验测量结果分析。当引入2.478×10-2反应性进行脉冲运行时,实测脉冲峰功率为4301.3MW,达到了设计指标。西安脉冲堆总体性能达到了国外同类堆型的先进水平。

西安脉冲堆计算值和实测结果分析

介绍了西安脉冲堆堆芯布置、计算模型和程序以及计算值与实验测量结果分析。西安脉冲堆在满功率(2MW)下连续运行了72小时,证明西安脉冲堆整个系统和设备是良好的、安全可靠的。根据西安脉冲堆计算值与测量值的比较,证明计算程序可靠,具有较高精度。西安脉冲堆理论计算值与实验测量值符合较好,完全满足工程设计要求,实验测量结果达到了设计指标的要求。