预增殖方案下的氯盐快堆燃耗特性分析

何燎原; 邹杨; 严睿

doi:10.13832/j.jnpe.2022.S2.0131

预增殖方案下的氯盐快堆燃耗特性分析

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S2.0131

何燎原^{1, 2,},
邹杨^{1, 2, ,},
严睿^{1, 2}

1.
中国科学院上海应用物理研究所，上海， 201800
2.
中国科学院先进核能创新研究院，上海，201800

基金项目: 中国科学院战略性先导科技资助项目（XDA02010000）；中国科学院前沿科学重点研究项目（QYZDY-SSW-JSC016）

详细信息

作者简介:
何燎原（1994—），男，博士研究生，现主要从事核反应堆物理研究，Email: heliaoyuan@sinap.ac.cn

通讯作者:
邹　杨，E-mail: zouyang@sinap.ac.cn

中图分类号: TL425
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出版历程
- 收稿日期: 2022-07-21
- 修回日期: 2022-08-30
- 刊出日期: 2022-12-31

Analysis of Burnup Characteristics of Chloride Salt Fast Reactor under Pre-breeding Scheme

He Liaoyuan^{1, 2
,},
Zou Yang^{1, 2
, ,},
Yan Rui^{1, 2}

1.
Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai , 201800, China
2.
Innovative Academy of Advanced Nuclear Energy, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, 201800, China

摘要

摘要: 为分析和评估在快中子氯盐堆中采用低富集铀（LEU）、Pu以及超铀（TRU）启堆的Th-U循环方案，定义了再生比与置换比的概念，以对比Th-U循环反应链关键核素的转换信息，并采用TMCBurnup程序对３种不同的启堆燃料下的预增殖方案进行燃耗分析。分析结果表明：在预增殖循环方案下，采用３种燃料启堆均能快速完成²³³U的生产，其中TRU启堆过渡模式具有较大的置换比，LEU启堆过渡模式具有较大的²³³U再生比，且在整个运行周期中，堆芯始终有较大的负温度反馈系数。
- 预增殖方案 /
- 氯盐快堆 /
- 增殖性能 /
- 燃耗分析
Abstract: In order to analyze and evaluate the Th-U cycle scheme of starting reactor with low enriched uranium (LEU), Pu and transuranium (TRU) in fast neutron chloride salt reactor, the concepts of regeneration ratio and replacement ratio are defined to compare the conversion information of key nuclides in the Th-U cycle reaction chain. The burnup analysis of pre-breeding scheme under three different start-up fuels is carried out by using TMCBurnup program. The analysis results show that the under the pre-breeding cycle scheme, the production of ²³³U can be quickly completed by using three fuels for start-up, in which the TRU start-up transition mode has a larger replacement ratio, the LEU start-up transition mode has a larger ²³³U regeneration ratio, and the core always has a large negative temperature feedback coefficient in the whole operation cycle.
- Pre-breeding scheme /
- Molten chloride salt fast reactor /
- Breeding performance /
- Burnup analysis

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图 1 氯盐快堆几何模型

Figure 1. Geometric Model of Chloride Salt Fast Reactor

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图 2 TMCBurnup程序流程图

Figure 2. Flow Chart of TMCBurnup

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图 3 置换比与有效增殖因子演化

实线—置换比；点划线—k_eff

Figure 3. Evolution of Replacement Ratio and Effective Multiplication Factor

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图 4 重核的演化

Figure 4. Evolution of Heavy Nuclides

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图 5 U同位素的演化

Figure 5. Evolution of Uranium Isotopes

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图 6 Pu同位素的演化

Figure 6. Evolution of Plutonium Isotopes

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图 7 增殖特性演化

Figure 7. Evolution of Breeding Performance

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图 8 裂变占比演化

Figure 8. Evolution of Fission Rate Fraction

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图 9 TCR演化

Figure 9. Evolution of TCR

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表 1 主要核素质量流 g

Table 1. Mass Flow of Primary Nuclides

启堆方式	Pu+Th			TRU+Th			LEU+Th
启堆方式	初始量	添加量	剩余量	初始量	添加量	剩余量	初始量	添加量	剩余量
²³²Th	4.12×10⁷	1.67×10⁸	4.06×10⁷	4.07×10⁷	3.66×10⁸	3.53×10⁷	1.18×10⁷	2.73×10⁷	1.12×10⁷
²³²U			8.35×10³			1.86×10⁴			2.64×10³
²³³U			3.37×10⁶			3.66×10⁶			9.68×10⁵
²³⁵U			1.53×10⁵			1.54×10⁵	7.68×10⁶	3.13×10⁷	1.05×10⁶
²³⁸U			1.19×10²			1.04×10²	3.11×10⁷	1.24×10⁸	3.1×10⁷
²³⁷Np			2.75×10⁴	5.87×10⁵	4.19×10⁶	4.11×10⁵			2.36×10⁵
²³⁸Pu	1.76×10⁵	1.24×10⁶	1.07×10⁵	1.92×10⁵	1.71×10⁶	5.69×10⁵			1.38×10⁵
²³⁹Pu	5.14×10⁶	3.13×10⁷	1.25×10⁶	4.30×10⁶	2.97×10⁷	2.28×10⁶			2.90×10⁶
²⁴⁰Pu	2.48×10⁶	1.73×10⁷	1.85×10⁶	2.03×10⁶	1.39×10⁷	3.00×10⁶			8.37×10⁵
²⁴¹Pu	3.57×10⁵	2.48×10⁶	2.10×10⁵	1.02×10⁶	6.92×10⁶	5.35×10⁵			7.71×10⁴
²⁴²Pu	7.18×10⁵	4.95×10⁶	6.61×10⁵	6.37×10⁵	4.33×10⁶	1.13×10⁶			4.55×10⁴
²⁴¹Am			1.24×10⁵	3.22×10⁵	2.01×10⁶	5.49×10⁵			4.17×10⁴
²⁴³Am			1.38×10⁵	1.81×10⁵	1.12×10⁶	3.43×10⁵			1.10×10⁴
²⁴⁴Cm			6.60×10⁴	7.67×10⁴	5.17×10⁵	2.01×10⁵			6.03×10³

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