新型熔盐快堆的物理优化设计及^(99)Mo产量分析

为提高新型熔盐快堆的堆芯中子经济与安全性能,并利用^(235)U的裂变反应进行^(99)Mo同位素生产,应用SCALE6.1程序进行了堆芯几何参数优化,基于优化后的堆芯对^(99)Mo同位素的生产进行相关分析。结果表明:适当增加燃料元件半径、减小燃料栅元半径可提高有效增殖因子,同时降低冷却剂温度系数;当燃料元件容器壁厚为0.1 cm、燃料元件半径为3.5 cm、栅元半径为5 cm、活性区半径和反射层厚度分别为63 cm和100 cm时,堆芯运行寿期满足32个月,此时总反应性温度系数为−1.615×10^(−5)K^(−1),保证了堆芯的固有安全性;选最外层燃料元件作为^(99)Mo生产的燃料靶件可提高^(99)Mo的产量,当燃料靶件提取周期为7 d时,^(99)Mo出堆年产量达到6.25×10^(16)Bq,比活度为2.77×10^(15)Bq∙g^(-1)。

新型熔盐快堆中辐照熔盐靶件生产^(238)Pu的物理分析

以氯化物熔盐为靶基质对新型熔盐快堆中^(238)Pu的生产进行了分析,使用SCALE6.1(Standardized Computer Analyses for Licensing Evaluation Version 6.1)程序,对比了不同靶基质与靶件半径在^(238)Pu生产中237Np的转换率与利用率,分析了反射层的能谱分布、不同位置辐照孔道的237Np反应截面、靶件插入对堆芯反应性的影响以及生成^(236)Pu杂质浓度,并计算了^(238)Pu的纯度及产量随辐照时间的变化。结果表明:NpCl_(4)纯盐靶基质的^(237)Np转换率较高,减小靶件半径可提高^(237)Np利用率;远离堆中心位置的辐照孔道热中子份额较高,且靶件插入对堆芯反应影响较小;辐照孔道内靶件的^(236)Pu浓度可减小至1×10^(−7)以下,^(238)Pu纯度超过98%;当辐照周期为40 d时,^(238)Pu年产量为0.8 kg,^(237)Np转换率为99.4%。