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铅冷快堆嬗变次锕系核素对安全性的影响研究

付鹏 刘滨 张新营

付鹏, 刘滨, 张新营. 铅冷快堆嬗变次锕系核素对安全性的影响研究[J]. 核动力工程, 2021, 42(5): 71-75. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0071
引用本文: 付鹏, 刘滨, 张新营. 铅冷快堆嬗变次锕系核素对安全性的影响研究[J]. 核动力工程, 2021, 42(5): 71-75. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0071
Fu Peng, Liu Bing, Zhang Xinying. Study on the Effect of MA Nuclides Transmutation on Safety in Lead-Cooled Fast Reactors[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(5): 71-75. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0071
Citation: Fu Peng, Liu Bing, Zhang Xinying. Study on the Effect of MA Nuclides Transmutation on Safety in Lead-Cooled Fast Reactors[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(5): 71-75. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0071

铅冷快堆嬗变次锕系核素对安全性的影响研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0071
详细信息
    作者简介:

    付 鹏(1996—),男,硕士研究生,现主要从事铅冷快堆和MA核素嬗变方面的研究,E-mail: 1024258926@qq.com

  • 中图分类号: TL43+.3

Study on the Effect of MA Nuclides Transmutation on Safety in Lead-Cooled Fast Reactors

  • 摘要: 铅冷快堆可用于对乏燃料中部分次锕系(MA)核素进行后处理,为研究MA核素的添加是否会影响反应堆安全性能,本文设计了3种MA核素添加方式,分析研究了MA核素在铅冷快堆中嬗变对堆芯临界性能、堆芯寿期和燃料温度系数的影响。结果表明,MA核素的添加会对堆芯临界性能产生影响,使堆芯初始临界性能下降;镀层和混合燃料添加方式对铅冷快堆的寿期有明显的延长,嬗变棒添加方式根据添加位置不同对堆芯寿期的影响不同;MA核素的添加会引起燃料温度系数的改变,但燃料温度系数始终为负。本文提出的3种添加方式均可行,但是嬗变棒添加方式需要注意嬗变棒位置对堆芯寿期的影响,不建议采用较为集中的嬗变棒分布方式。

     

  • 图  1  堆芯示意图

    Figure  1.  Core Schematic Diagram

    图  2  嬗变棒添加方式

    Figure  2.  Transmutation Rod Addition Mode

    图  3  3种MA添加方式下keff 的变化

    Figure  3.  keff Changes under Three Modes of Adding MA Nuclides    

    图  4  不同添加方式中不同MA添加量下keff 随燃耗时间的变化  

    Figure  4.  Variation of keff with Burnup Time under Different Addition Levels and Modes of MA Nuclides

    图  5  不同添加方式中不同MA添加量下keff 随温度的变化   

    Figure  5.  Variation of keff with Temperature under Different Addition Levels and Modes of MA Nuclides

    图  6  MA核素添加量为1%和5%时燃料温度系数

    Figure  6.  Fuel Temperature Coefficient under the MA Nuclides Addition Levels of 1% and 5%

    表  1  轻水堆卸料中MA各核素的比例[12]

    Table  1.   Proportions of MA Nuclides of Fuel Unloaded from Light Water Reactor

    核素237Np241Am243Am244Cm245Cm
    质量比/%56.1826.4012.005.140.28
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    表  2  堆芯设计参数

    Table  2.   Core Design Parameters

    参数名参数值
    功率/MW750
    主冷却剂纯铅
    主系统类型池式,密集型
    冷却剂进/出口温度/℃420/540
    冷却剂最大流速/(m·s−1)1.8
    包壳材料类型T91型铁素体-马氏体钢
    堆芯主要结构材料316型不锈钢
    增殖区材料类型UO2 (99.28%238U+0.72%235U)
    控制棒材料类型B4C(92%10B+8%11B)
    堆芯燃料类型MOX燃料
    燃料中钚质量分数(PuO2/MOX)/%13.8、16.5、21.2
    燃料组件形状六棱柱
    燃料芯块直径/mm9.1
    燃料棒间距/mm13.6
    堆芯燃料组件数205
    每个燃料组件中燃料棒数目91
    堆芯总尺寸(直径/高)/m3.4/3.14
    下载: 导出CSV
  • [1] 顾忠茂. 核能与先进核燃料循环技术发展动向[J]. 现代电力,2006, 23(5): 89-94. doi: 10.3969/j.issn.1007-2322.2006.05.014
    [2] BAETSLE L H, WAKAHAYASHI T, SAKURAI S. Global´99 Proceedings of the international conference on future nuclear system: status and assessment report on actinide and fission product partitioning and transmutation, an oecd nuclear energy agency review[M]. USA: American Nuclear Society(ANS), 1999.
    [3] 顾忠茂, 叶国安. 先进核燃料循环体系研究进展[J]. 原子能科学技术,2002, 36(2): 160. doi: 10.3969/j.issn.1000-6931.2002.02.016
    [4] 梁彤祥, 唐春和. 长寿命放射性废料的嬗变处理[J]. 核技术,2003, 26(12): 935-939. doi: 10.3321/j.issn:0253-3219.2003.12.008
    [5] 张玉山. 从广义自持链式反应观点看加速器驱动系统[J]. 核科学与工程,2001, 21(4): 375-380. doi: 10.3321/j.issn:0258-0918.2001.04.016
    [6] RIDIKAS D, PLUKIENE R, PLUKIS A, et al. Fusion–fission hybrid system for nuclear waste transmutation (I): Characterization of the system and burn-up calculations[J]. Progress in Nuclear Energy, 2006, 48(3): 235-246. doi: 10.1016/j.pnucene.2005.09.004
    [7] HOFFMAN E A, STACEY W M. Nuclear and fuel cycle analysis for a fusion transmutation of waste reactor[J]. Fusion Engineering & Design, 2002, 63-64(12): 87-91.
    [8] SERIKOV A, SHATALOV G, SHELUDJAKOV S, et al. Possibility of fusion power reactor to transmute minor actinides of spent nuclear fuel[J]. Fusion Engineering & Design, 2002, 63(02): 93-99.
    [9] CHAMBERS A, RAGUSA J C. Multi-recycling of transuranic elements in a PWR assembly with reduced fuel rod diameter[J]. Nuclear Engineering & Design, 2014, 270(270): 436-450.
    [10] MACDONALD P E, BUONGIORNO J. Design of an Actinide burning, Lead-Bismuth cooled reactor that produces low electricity[R]. Idaho: Idaho National Engineering and Environmental Laboratory, 2002.
    [11] ZHOU S, WU H, ZHENG Y. Flexibility of ADS for minor actinides transmutation in different two-stage PWR-ADS fuel cycle scenarios[J]. Annals of Nuclear Energy, 2018, 111(1): 271-279.
    [12] 王悦. 钠冷快堆嬗变长寿命高放射性废物物理特性初步分析[D]. 北京: 华北电力大学(北京), 2011.
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-08-10
  • 修回日期:  2021-03-20
  • 刊出日期:  2021-09-30

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