基于输运计算方法的压水堆冷却剂^(16)N和^(17)N活化源项计算研究

采用二维离散纵标输运程序DORT及ENDF/BVI库计算压水堆压力容器内中子注量率分布,用自行研制的活化源项计算程序计算冷却剂16N和17N源项,并验证堆芯径向与轴向功率分布对计算结果的影响。对核电厂例题的敏感性计算对比分析结果表明,采用低泄漏或高泄漏堆芯装载方式的压水堆冷却剂16N和17N活化源项结果偏差很小。

压水堆主冷却剂^(16)N的比活度计算

对压水堆主冷却剂中16N的快中子活化生成和衰变平衡机理进行了分析,建立了基于堆芯流道求和的16N比活度计算模型,此模型以堆芯各流道内流速及平均中子注量率为输入数据,计算反应堆运行时主冷却剂中16N的稳定浓度。以秦山二期核电厂为研究对象,在对堆芯进行精确MCNP建模的基础上,对堆芯中子注量率分布进行了MCNP模拟计算。并将模拟计算数据代入16N比活度计算模型,对主冷却剂中16N比活度进行了综合计算,计算结果与工程实用参考值吻合。

基于三维输运方法的压水堆主冷却剂^(16)N源项计算分析

在反应堆功率运行期间,一回路冷却剂水中的^(16)O受高能中子照射,活化生成^(16)N。^(16)N衰变会释放出高能γ射线,是反应堆内冷却剂系统放射性的主要来源。对一回路冷却剂中^(16)N源项进行计算可为反应堆屏蔽设计提供依据。^(16)N活度浓度及其在一回路中的分布是安全审评中的关键参数。为了精确计算^(16)N源项,本文首先使用JSNT程序计算了堆芯及其相邻区域的高能快中子注量率分布,然后考虑冷却剂在反应堆压力容器内的流动和照射情况,以及其在一回路中的流动和衰变情况,编制了^(16)N源项计算程序,在计算过程中考虑了快中子注量率的三维分布。以某三代压水堆核电厂为例计算了^(16)N源项在一回路中的分布。计算结果表明,使用三维中子注量率分布可以得到更精细的^(16)N源项分布;上下腔室内中子注量率对一回路中^(16)N源项分布影响很小,可以不予考虑。

压水堆核岛系统^(16)N源项计算分析

反应堆内的快中子与一回路冷却剂水中的16O发生俘获反应会产生放射性核素16N。16N是压水堆核电厂核岛系统设计中需要重点考虑的辐射源项。文章在分析了大亚湾和台山核电站16N源项计算不足的基础上,提出一套精确计算堆芯多群中子通量和细致模拟冷却剂在堆内外流动过程的计算方法,保障了相关核岛系统设计和设备间屏蔽设计的正确性。