关于加速器驱动次临界系统(ADS)研发促进我国核能可持续发展的建议

1分离－嬗变是实现核能可持续发展不可缺少的环节 目前，我国的核电事业即将进入快速发展期。根据发改委2005年发布的核电发展规划．2020年核电总装机容量将达到4000万千瓦．另有1800万千瓦在建，核电在总发电量中所占比重将提高到4％左右。根据对国家中长期能源发展形势和前景的分析，中国工程院在《2050年我国的能源需求》咨询报告中指出，

基于AD9248的雷电信号采集系统驱动实现

Pipeline型模数转换器AD9248采用分段、流水线式的方式,提高了数据转换速度,在高速数据采集中占据了重要地位。利用ARM9微处理器S3C2440和AD9248设计了一种双通道高速雷电数据采集系统,详细分析了在嵌入式Linux2.6.12平台下AD9248驱动程序的开发及编译过程,测试结果表明驱动运行正常且结果准确。

用于ADS次临界反应堆Keff测量微电流放大器的设计

设计了一种基于噪声分析方法,利用反应堆堆芯中子涨落特性测量加速器驱动洁净核能系统(Acceleratordrivensystem,ADS)次临界反应堆动态参数的微电流放大器,并且根据需要设计了微电流源,运用Protel实时电路仿真工具对放大器进行仿真调试,使其达到设计要求。

蒙特卡罗方法在ADS屏蔽计算中的应用

利用蒙特卡罗方法计算了新一代核能系统加速器驱动系统(ADS)中质子束管内的中子归一化注量率分布以及通过质子束管入口和其它外表面逸出的归一化中子注量率,得出了一些对ADS系统的设计有重要意义的结论。

彩色AC-PDP扫描驱动控制时序的FPGA实现研究

针对传统彩色AC-PDP扫描驱动控制电路8子场地址显示分离(ADS)驱动方式存在的缺陷,采用分割和优化子场排列顺序的ADS驱动设计方法。给出了基于现场可编程门阵列(FPGA)器件的PDP扫描驱动控制电路的结构、原理及相应VerilogHDL后仿真波形,成功实现了对富士通42寸PDP显示屏的扫描驱动控制,有效改善了动态伪轮廓现象。

加速器驱动次临界系统装置部件用材发展战略研究

加速器驱动次临界系统(ADS)由强流高能离子加速器、高功率散裂靶和次临界反应堆三大分系统组成。作为未来先进核裂变能——加速器驱动先进核能系统(ADANES)的重要组成部分,ADS装置的研发对推动我国能源革命、促进能源转型以及刺激核能行业创新发展具有重大作用。本文以ADANES研发为背景,阐述了ADS装置的研发现状、可能的发展趋势以及ADS部件对材料的需求,重点探讨了ADS装置中高功率散裂靶和次临界反应堆部件用关键材料的研发进展与存在问题,面临的发展机遇和挑战;最后提出了几点发展对策,力求助力我国ADS装置的建设与先进核裂变能技术创新,推动未来先进核裂变能的安全高效和可持续发展。

加速器束流瞬变ADS次临界反应堆动态特性分析方法研究

强流质子加速器(HPPA)的不稳定性产生的束流瞬变将导致加速器驱动次临界反应堆系统(ADS)的散裂中子源强度发生快速变化,进而对ADS次临界反应堆产生冲击。HPPA束流瞬变下的次临界反应堆动态响应特性是ADS研究的一个重要课题。本文在总结目前ADS束流瞬变问题研究工作的基础上,对已建成的ADS次临界实验装置"启明星1#"开展了初步的与束流瞬变相关的计算分析,提出了在束流瞬变分析中针对有/无外源情况采用多模式堆芯群常数和中子动力学参数实时调用的建议。

含黏性力最速降线问题的最优化解法及其在ADS设计中的应用

为优化加速器驱动次临界系统（ADS）靶件束窗形状设计,该文研究了一类含黏性力的最速降线问题。采用变分法进行分析,最终需数值求解一组非线性积分方程。针对Newton迭代法在高黏性系数情况下难以获得收敛解且无法获得近似解的缺陷,提出一种最优化求解思路。通过数值试验比较了4种启发式最优化算法的计算效率,并选择粒子群算法与Newton迭代法作进一步对比。结果表明：在高黏性系数情况下粒子群算法计算效率优于Newton迭代法,并且粒子群算法在该问题上近似线性收敛。用最速降线取代半椭圆的束窗形状后,流动分离更晚且流道滞止区更小,有利于提升换热效率。

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。

ADS稳态中子注量率高阶谐波重构的理论研究

加速器驱动次临界反应堆(ADS)的中子注量率由基波与高阶谐波中子注量率叠加形成。基于谐波与共轭谐波中子的双正交特性,建立了ADS稳态中子注量率谐波展开理论,并针对三维4群ADS扩散问题开展数值研究。结果表明:λ谐波和瞬发α谐波可有效地重构ADS稳态中子注量率,重构精度随谐波展开阶数增加而提高;相比瞬发α谐波,λ谐波具有更高的稳态中子注量率重构精度。由于分析对象外中子源和堆芯布置的对称性,仅有特定对称性的谐波对稳态中子注量率有贡献。

基于嵌入式的电力谐波数据采集设计

电力谐波的数据采集通过软硬件相结合实现。硬件核心是Xscale处理器,软件是以linux为操作系统平台,并编写了A/D转换器的驱动和应用程序。采集得到的数据通过傅立叶变换进行了计算分析。

基于DEM的重金属颗粒流靶区输运过程研究

基于固体和液体散裂靶,近期国内外研究学者提出了一种新概念重金属颗粒流散裂靶。加速器驱动次临界系统(ADS)中重金属散裂靶在高能质子轰击作用下,出现能量沉积现象,而这些热量必须进行有效冷却以保证ADS的安全性。本文针对这种新概念颗粒流靶对靶区产生的高额热量的导出效果进行了模拟分析。首先采用蒙特卡罗程序计算450 Me V质子束轰击钨靶后能量沉积的空间分布,并将此作为颗粒流的体热源输入,基于计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)耦合方法对ADS靶区两种不同直径颗粒流的输运过程进行了模拟研究。结果表明,随颗粒直径的减小,靶区内温度分布更为均匀,颗粒流的流动特性更接近流体,颗粒导热性能增强;颗粒流靶中热应力可局限在单个颗粒内部而承受更高的能量沉积,具有更高的安全限值以及更广阔的应用前景。

适用于ADS组件计算的HELIOS程序多群数据库制作研究

针对HELIOS程序用于加速器驱动次临界系统(ADS)组件计算时,程序自带多群数据库核素不全的问题,研究制作了一套适用于ADS组件计算的HELIOS程序多群数据库。基于ENDF/B VⅡ.0,按照HELIOS程序多群数据库制作流程,针对程序自带数据库已有核素16O,重新制作45群数据库并进行微观、宏观检验,结果初步验证了多群数据库制作方法的正确性。针对自带数据库没有的核素,扩充了HELIOS程序自带112群数据库核素,并用栅元规模进行了验证,结果进一步表明多群数据库制作方法正确。针对HELIOS计算结果与MCNP基准值相对偏差较大的问题,提出了基于小背景截面的多群数据库修正方法,并对该方法进行了数值验证,结果表明该方法对计算结果有明显改进。

直面挑战 追梦核裂变能可持续发展——“未来先进核裂变能——ADS嬗变系统”战略性先导科技专项及进展

加速器驱动次临界系统(ADS,Accelerator Driven Sub-critical System)可提供高通量的硬中子,嬗变长寿命核素能力强,可大幅降低核废料的放射性危害,实现核废料的最少化,被国际公认为是核废料处理最有前景的技术途径。文章分析了ADS研究的国家需求,概述了国内外发展现状,同时介绍了中科院战略性先导科技专项(A类)"未来先进核裂变能——ADS嬗变系统"实施进展情况,并对未来发展进行了展望。

加速器驱动次临界系统——先进核燃料循环的选择

加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven Sub-critical System,ADS)是利用加速器产生的高能强流质子束轰击重核时产生的外源中子,来驱动次临界堆芯中裂变材料发生的持续的链式反应,使得长寿命放射性核素最终变为非放射性的或短寿命的核素,并维持反应堆运行,因而具有该系统所固有的安全性。ADS的中子能谱硬,通量大,能量分布宽,嬗变长寿命核素能力强,可大幅降低核废料的放射性危害,实现核废料的最少化,被国际公认为是核废料处理最有前景的技术途径。文章介绍了ADS研究的国家需求,概述了ADS技术原理及挑战,同时介绍了中国科学院战略性先导科技专项(A类)"未来先进核裂变能——ADS嬗变系统"这一研究课题实施进展情况,并对未来发展进行了展望。

加速器驱动次临界嬗变堆的参数敏感性分析

采用自主开发的加速器驱动次临界堆芯稳态分析程序LAVENDER,对加速器驱动次临界系统(ADS)的冷却剂种类、堆芯次临界度、燃料组件几何尺寸以及堆芯热功率进行敏感性分析。计算结果表明,针对加速器质子束流、次锕系核素(MA)嬗变率或热工安全裕量等单一堆芯性能参数进行优化时,往往导致其他堆芯性能参数的恶化。因此在ADS堆芯设计时,应做出折中选择以平衡不同设计目标参数。

核用新型耐高温、抗辐照、耐液态金属腐蚀结构材料——SIMP钢的研究进展

加速器驱动次临界（accelerator driven subcritical system,ADS）系统由加速器、散裂靶、反应堆3部分组成,被认为是安全处理核废料最具前景的技术方案.其中,散裂靶用结构材料需要同时具有耐高温、抗辐照、抗液态金属腐蚀等性能.针对这一挑战研发了新型核用（9%～12%）Cr马氏体耐热钢——SIMP钢.通过制衡（9%～12%）Cr马氏体耐热钢中C,Cr,Si等元素含量对耐高温、抗辐照、抗液态金属腐蚀性能的影响,获得了SIMP钢优化的化学成分,极好地平衡了SIMP钢耐高温、抗辐照、抗液态金属腐蚀3方面性能.对1 t和5 t SIMP钢各项性能进行测试,结果表明,SIMP钢是ADS系统中散裂靶的首选结构材料.