加速器驱动核废料嬗变次临界堆中子学初步设计分析

针对铅合金冷却加速器驱动核废料嬗变次临界堆ADS-NWT,以次锕系核素(MA)嬗变性能为评价指标,开展了ADS-NWT中子学初步设计分析。设计采用液态铅铋作为冷却剂,选择超铀弥散金属燃料,使用大型集成中子学计算分析系统VisualBUS和混合评价核数据库HENDL进行计算分析。结果表明:当MA/Pu体积比为7∶3时全堆对MA的嬗变率可达约650kg/a,同时满足能量自持并具备约1 000MW能量输出,较深的次临界度和负反应性系数表明ADS-NWT具有良好的固有安全性。

ADS原理验证装置快热耦合次临界堆设计

作为加速器驱动洁净核能系统(ADS)原理验证装置“启明星”一号的次临界驱动堆,堆芯采用快- 热耦合方式组成,由天然金属铀组成快中子能谱区能有效地嬗变锕系元素(MA),低浓铀元件组成热中子能谱区能有效地嬗变裂变产物(FP)。使用MCNP程序对次临界实验装置进行设计计算,确保keff在 0．90-1．00之间。

加速器驱动次临界快堆燃烧武器级钚的中子学研究

选取加速器驱动次临界快堆 (ADSFR)进行燃烧武器级钚研究。在堆芯内装载武器级钚 ,包层内装载 Th,选取液态钠为冷却剂。利用 L AHET程序模拟质子与靶核的相互作用 ;MCNP模拟次临界包层内 2 0 Me V以下的中子与材料核的相互作用 ;ORIGEN2利用 MCNP的输出提供的一群等效截面对堆芯进行燃耗计算。计算分析的结果表明 :满功率运行 30 0 d内 ,可以消耗掉 139.6 kg的 Pu,同时产生110 kg的 2 33U。可以得出结论 :考虑临界安全、功率密度和燃耗等因素 。

加速器驱动次临界快堆初装堆芯的功率密度分布展平

为了降低以 (U、Pu、Np、Am、Cm) O2 为燃料的加速器驱动次临界快堆 (ADSFR)堆芯径的功率峰因子 ,将堆芯精细地分为燃料高、低富集度区。采用耦合散裂中子源的产生 (L AHET)、中子输运 (MCNP)和核素燃耗 (ORI-GEN2 )等计算程序的 COU PL E程序系统进行计算分析。结果显示 ,在设定的 0 .97初始临界度下 ,富集度分割比为 1.5时将给出最有利的结果 :初始的全堆功率峰因子为 1.6 92 ;以 84 0 MW的热功率运行过程中 ,尽管全堆的功率峰因子不断升高 ,但至 30 0 d时 ,只达到 1.96 3。

聚变驱动次临界堆热中子上散射截面数据库开发及初步应用

为了提高水冷慢化聚变驱动次临界堆包层中子学分析的精度,在FDS团队自主研发的HENDL3.0/FG(Hybrid Evaluated Nuclear Data Library/Fine Group)细群核数据库基础上,本文采用国际通用应用核数据库加工程序NJOY,设计研发出考虑热中子上散射效应的截面核数据库。利用国际临界安全基准评价实验手册的例题对核数据库的精度进行了测试与校核,验证了数据的可靠性与正确性。同时,采用聚变驱动次临界的聚变裂变混合发电堆(FDS-EM)水冷慢化包层模型对核数据库进行了综合测试与分析,分别从理论及计算分析的角度预测与验证了热中子上散射效应对系统的有效增殖因数、氚增殖率、中子通量密度等参数的影响。

ADS原理验证装置燃料布置方案

“启明星”的次临界驱动堆是加速器驱动洁净核能系统(Accelerator Driven System,ADS)的原理验证装置．采用快-热耦合的堆芯组成方式,由天然金属铀组成快中子能谱区,低浓铀元件组成热中子能谱区。使用MCNP程序的U卡和Fill卡对次临界实验装置进行设计计算,根据k_(eff)在0．90～1．00之间的设计要求,确定了热区的燃料栅格。

铅铋次临界堆XADS束流超功率事故研究

加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven sub-critical System,ADS)利用加速器产生的高能强流质子束轰击重金属靶核,产生散裂中子作为外源中子来驱动和维持反应堆自身运行。质子束流的不稳定性将对此类反应堆的功率水平产生影响,进而威胁ADS的安全。加速器束流超功率是ADS系统的一种典型事故瞬态,该事故导致ADS堆芯功率骤然上升,堆芯温度骤升,可能超过材料的安全限值,威胁反应堆完整性。本文利用多物理耦合程序MPC-LBE,对加速器驱动铅铋冷却次临界堆(eXperimental Accelerator Driven System,XADS)的束流超功率事故进行模拟,并研究了这种事故下反应堆的瞬态安全特性。

ADS无窗散裂靶铅铋合金两相流动过程模拟

本文基于欧洲最新的无窗散裂靶几何结构，对铅铋合金的液体及蒸汽两相含气蚀相变的流动过程进行数值模拟和理论分析。采用路一￡湍流模型和VOF界面捕获算法模拟了水一空气靶的两相流动，并与同靶型实验结果进行了比较，两者吻合较好。通过计算不同出口压强的相界面形状，获得由于低压带来的气蚀相变及对最终界面形状的影响，结果还表明20000-28000Pa左右的出口压强可维持两个相界面，流动较稳定。运用伯努利方程理论推导出碰撞点上方回流区高度的解析表达式，并与计算结果进行比较，符合较好。上述物理结果对设计我国加速器驱动次临界堆无窗散裂靶具有一定参考价值。