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基于长寿期压水堆的新型可燃毒物材料组合研究

童吉 曲泠怡 谢金森 徐士坤 于涛

童吉, 曲泠怡, 谢金森, 徐士坤, 于涛. 基于长寿期压水堆的新型可燃毒物材料组合研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(2): 35-41. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0035
引用本文: 童吉, 曲泠怡, 谢金森, 徐士坤, 于涛. 基于长寿期压水堆的新型可燃毒物材料组合研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(2): 35-41. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0035
Tong Ji, Qu Lingyi, Xie Jinsen, Xu Shikun, Yu Tao. Study on New Burnable Poison Material Combinations Based on Long-life Pressurized Water Reactor[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(2): 35-41. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0035
Citation: Tong Ji, Qu Lingyi, Xie Jinsen, Xu Shikun, Yu Tao. Study on New Burnable Poison Material Combinations Based on Long-life Pressurized Water Reactor[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(2): 35-41. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0035

基于长寿期压水堆的新型可燃毒物材料组合研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0035
基金项目: 湖南省科技创新技术项目 (2020RC4053)
详细信息
    作者简介:

    童 吉(1996—),男,硕士研究生,现主要从事反应堆物理方向研究,E-mail: 1813238559@qq.com

    通讯作者:

    谢金森,E-mail: xiejinsen@139.com

  • 中图分类号: TL329

Study on New Burnable Poison Material Combinations Based on Long-life Pressurized Water Reactor

  • 摘要: 长寿期压水堆采用单一可燃毒物组件的设计不是最优选择。为满足长寿期压水堆中可燃毒物对反应性控制的综合需求,本文针对具有较好中子学性能的新型可燃毒物231Pa2O3、PACS-J、PACS-L、167Er2O3157Gd2O3进行组合研究。结果表明,采用“快燃耗”与“慢燃耗”可燃毒物进行组合的组件可以达到更优的结果。其中对于“低富集度”下的燃料组件,可以选用231Pa2O3与PACS-J、PACS-L与167Er2O3的组合方案;对于“高富集度”下的燃料组件,可以选用231Pa2O3与PACS-J、157Gd2O3167Er2O3的组合方案。因此,本文通过对“快燃耗”与“慢燃耗”可燃毒物组合设计,可实现对长寿期压水堆初始剩余反应性控制、反应性平缓释放及增加燃耗深度的要求。

     

  • 图  1  燃料组件示意图

    Figure  1.  Schematic Diagram of Fuel Assembly

    图  2  18%燃料富集度下候选可燃毒物燃耗计算结果

    Figure  2.  Burnup Calculation Results of Candidate Burnable Poison with 18% Fuel Enrichment

    图  3  60%燃料富集度下候选可燃毒物燃耗计算结果

    Figure  3.  Burnup Calculation Results of Candidate Burnable Poison with 60% Fuel Enrichment

    图  4  可燃毒物231Pa2O3167Er2O3、PACS-J和PACS-L组合计算结果

    Figure  4.  Calculation Results for Burnable Poison 231Pa2O3 Combined with 167Er2O3, PACS-J and PACS-L

    图  5  可燃毒物231Pa2O3167Er2O3157Gd2O3和PACS-J组合计算结果

    Figure  5.  Calculation Results for Burnable Poison 231Pa2O3 Combined with 167Er2O3, 157Gd2O3 and PACS-J

    表  1  聚碳硼烷-硅氧烷-乙炔基组成[11]

    Table  1.   Poly-Acetylenic-Carborane-Siloxane Composition

    可燃毒物 密度/(g·cm−3 不同元素的原子数
    C H B O Si
    PACS-J 1.0 14 34 10 2 4
    PACS-L 0.9 44 84 10 5 12
    下载: 导出CSV

    表  2  18%燃料富集度较优可燃毒物组合结果

    Table  2.   Results of the Optimal Burnable Poison Combination with 18% Fuel Enrichment

    可然毒物组合 相较于无可燃毒物
    组件的燃耗深度变化/
    [MW·d·t−1(U)]
    相较于含单一“快燃耗”
    可燃毒物组件的反应
    性波动变化
    167Er2O3(1)-231Pa2O3(12) +5500 −0.07
    PACS-J(1)-231Pa2O3 (6) +7790 −0.06
    PACS-L(1)-231Pa2O3(6) +5040 −0.11
    下载: 导出CSV

    表  3  60%燃料富集度较优可燃毒物组合结果

    Table  3.   Results of the Optimal Burnable Poison Combination with 60% Fuel Enrichment

    可然毒物组合 相较于无可燃毒物
    组件的燃耗深度变化/
    [MW·d·t−1 (U)]
    相较于含单一“快燃耗”
    可燃毒物组件的
    反应性波动变化
    167Er2O3(1)-231Pa2O3(12) +18336 −0.1
    157Gd2O3(1)-231Pa2O3(10) −4581 −0.04
    PACS-J(1)-231Pa2O3(10) +13752 −0.09
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-06-05
  • 修回日期:  2023-06-21
  • 刊出日期:  2024-04-12

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