氦-3回路中氚的辐射安全分析

氚安全是确保燃料元件堆内功率瞬态试验的关键因素之一。本文首先分析了氚的来源和危害,提出了氦-3回路氚的防护和去污措施,然后讨论了氚在正常运行和事故时释放到包容箱和工艺间的量和处理措施,最后评价了氦-3系统发生不同安全措施失效的事故情况下工作人员的氚内照射剂量。结果表明:系统正常运行时工作人员所受最大剂量为1. 27μSv/d,除了氚安全措施全部同时失效且HT短时间全部被氧化成HTO的极限事故以外,在一般事故情况下氚对工作人员产生的最大剂量小于10 m Sv。

燃料元件功率瞬态试验氦-3回路中氚阱设计

在燃料元件堆内功率瞬态试验中,为净化氦-3气体吸收中子产生的氚,保证试验的安全性,需设计一个用于捕集氚的装置——氚阱。选择海绵钛作为贮氚金属。原型容器的设计主要依据氚的产量、氚钛化学反应、温度、压力、还有氚衰变氦释放等因素。总体结构采用内加热形式的双层包套式不锈钢压力容器,可减小热损失和氚的渗透量。本文同时也介绍了氚阱的结构、传热、屏蔽和密封等的分析结果。

功率跃增辐照装置氦屏结构优化

采用蒙特卡罗(MCNP)程序对置于高通量工程试验堆(HFETR)中的功率跃增辐照考验装置进行物理计算,并采用多优化目标加权评分方法评价不同氦屏结构设计的优劣度。研究结果表明,保持氦屏内侧位置不变时,氦屏气体层的厚度越大,燃料芯块的功率越低;氦屏气体层厚度为2~5 mm时,燃料功率变化范围满足要求,厚度为3~4 mm时较佳。氦屏气体层为3 mm时,氦屏与燃料棒的距离越远,其对燃料芯块处热中子注量率的削减效果越小,对燃料棒功率的控制能力越差,试验时的正反应性引入量呈增大趋势。对于典型装载的HFETR堆芯,处于燃料区域边缘的功率跃增辐照装置,氦屏厚度为3 mm、氦屏内侧冷却水流道宽度为2 mm时的结构为优劣度评分最高的优化氦屏结构。