【摘要】：液態(tài)氟鹽冷卻球床堆(LSPBR)是氟鹽冷卻高溫堆(FHRs)中的一種,屬于第四代反應(yīng)堆范疇,具有良好的經(jīng)濟(jì)性、安全性、可持續(xù)性和防核擴(kuò)散性。其核心特點(diǎn)是：使用液態(tài)氟鹽作為冷卻劑以及使用包覆顆粒燃料。 本論文首先利用一個(gè)單柵元模型、一個(gè)單組件模型和兩個(gè)全堆芯模型的基準(zhǔn)題,對(duì)三種蒙特卡洛模擬程序SCALE5.1、MCNPX和MOCBurnup的模擬數(shù)據(jù)可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果顯示：三種蒙特卡洛模擬程序SCALE5.1\MCNPX和MOCBurnup,在靜態(tài)基準(zhǔn)題驗(yàn)證中,其模擬結(jié)果的相對(duì)偏差均不超過千分之五,在動(dòng)態(tài)驗(yàn)證中其平均偏差小于1%,在反應(yīng)堆初步設(shè)計(jì)中,這種偏差是可以接受的。 接著,使用SCALE5.1程序,對(duì)采用不同啟動(dòng)燃料組合的液態(tài)氟鹽冷卻球床堆的中子學(xué)問題進(jìn)行了模擬研究,分別比較了keff、滿功率運(yùn)行天數(shù)(EFPD)、燃耗和初始中子能譜等重要參數(shù)。模擬結(jié)果顯示：1)易裂變材料相同時(shí),由于232Th對(duì)熱中子吸收比238U的小,導(dǎo)致采用232Th啟堆的初始keff較高,且初始能譜也會(huì)偏熱一點(diǎn)；2)采用233U和235U啟堆,初始能譜較熱,由于232Th的(n,γ)反應(yīng)生成的233Pa對(duì)熱中子有較大的吸收截面,因此,采用232Th的組合在中后期keff下降很快,而使用238U的組合Keff下降速率較平穩(wěn),最終232Th實(shí)際轉(zhuǎn)換成易裂變材料的量不如238U轉(zhuǎn)換的多,因而會(huì)消耗更多的易裂變核燃料；3)使用239Pu啟堆時(shí),由于239Pu的熱中子吸收導(dǎo)致能譜偏硬,此時(shí)使用232Th表現(xiàn)出很好的增殖性能,反應(yīng)堆能維持更長(zhǎng)的時(shí)間,而使用238U時(shí)因其對(duì)超熱中子的大量吸收導(dǎo)致反應(yīng)堆不能自持。從節(jié)約易裂變核燃料和延長(zhǎng)堆芯壽期綜合考察,得到的結(jié)論為：232Th在熱譜中的表現(xiàn)不如238U,但在超熱譜中232Th優(yōu)于238U,即232Th更適合在較硬的熱堆或中能堆中進(jìn)行增殖。 最后,選用一種燃料組合(即233U232Th組合),采用SCALE5.1程序?qū)@種液態(tài)氟鹽冷卻球床堆進(jìn)行了堆芯分區(qū)模擬,分析研究了燃料分區(qū)布置優(yōu)化以及中子平衡。結(jié)果顯示：1)中子通量分布沿徑向是逐漸減小的,故燃耗深度大致也是按徑向逐漸減小,隨著反應(yīng)堆運(yùn)行,各區(qū)功率會(huì)有趨于展平；2)對(duì)燃料徑向進(jìn)行合理分區(qū)布置后,功率雖然在較短時(shí)間內(nèi)就趨于展平,但對(duì)提高堆芯循環(huán)長(zhǎng)度沒有明顯作用,不同區(qū)域功率展平的安全意義大于物理意義；3)將燃料分區(qū)布置有助于功率的展平,但各區(qū)燃料富集度的跨度不宜過大,富集度的跨度在1%左右(不超過2%)為宜;4)對(duì)中子平衡分析得出,這種堆型還不太適宜釷燃料增殖,還需要更進(jìn)一步細(xì)致優(yōu)化。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TL32

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