熔鹽堆是第四代先進核能系統(tǒng)中六種堆型之一,也是唯一的液態(tài)燃料堆型,其在固有安全性、防核擴散、中子經(jīng)濟性和燃料循環(huán)等方面具有突出優(yōu)勢。熔鹽堆是公認利用釷資源的最佳堆型,進行熔鹽堆的釷鈾循環(huán)研究,對解決核燃料長期供應(yīng)和降低乏燃料處理量等都有重要作用。目前,熔鹽堆的釷鈾循環(huán)研究主要集中在兩種處理模式上:（1）在線處理分離中子毒物并回收燃料和載體鹽,實現(xiàn)釷鈾燃料的最佳增殖效果。但該模式的釷鈾增殖能力過度依賴于在線后處理技術(shù),而該技術(shù)需要較長的研發(fā)投入,短時間難以實現(xiàn)。（2）一次通過模式。通常采用釷燃料混合低富集鈾或反應(yīng)堆級钚啟堆,采用在線補充低富集鈾或钚燃料的方式維持反應(yīng)性平衡,在壽期末一次卸載乏燃料,乏燃料可地質(zhì)處置或進行批處理回收。該模式技術(shù)較成熟,啟堆燃料可獲得,但燃料的轉(zhuǎn)化比較低,與壓水堆一次通過相當(dāng),屬于熔鹽堆釷鈾循環(huán)初步利用階段。本論文提出一種在線添钚模式下的燃料可持續(xù)循環(huán)模式:采用²³³U/Th啟堆,通過在線加钚補充反應(yīng)性并同時實現(xiàn)堆內(nèi)²³³U的自持,在壽期末通過氟化揮發(fā)、減壓蒸餾和電化學(xué)法等技術(shù)回收鈾、釷和載體鹽;回收的燃料以同樣的方... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

全球人均電力消耗（1990-2017）[1]

第1章引言3反應(yīng)堆型、設(shè)計出不同的燃料循環(huán)方式，現(xiàn)有的鈾資源將難以為繼。裂變核能燃料可以分為兩類：鈾基燃料和釷基燃料，目前商業(yè)應(yīng)用的核電基本都是使用鈾基燃料。鈾基燃料是由天然鈾經(jīng)過工廠富集而來[8]。2016年經(jīng)濟合作與發(fā)展組織核能機構(gòu)（OECDNEA）和IAEA聯(lián)合發(fā)布了《2016年鈾：資源、生產(chǎn)和需求》[9]紅皮書，目前探測到的開采成本低于US$260/kgU的鈾資源僅有764.16萬噸。按照2014年全球?qū)四艿男枨髞碛嬎�，鈾資源最多還可以使用約135年。圖1.2已探測到的鈾資源（部分國家）Figure1.2Detecteduraniumresources(somecountries)和鈾資源相比，自然界中的釷資源儲量豐富而且主要以232Th的形勢存在，據(jù)估計目前的釷資源儲量大約是鈾資源的3-5倍[9]。我國是釷資源大國，目前已探明的儲量大于10萬噸。因此，研發(fā)出新的反應(yīng)堆技術(shù)和燃料循環(huán)方式以利用儲量豐富的釷資源，是核能持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。圖1.3全球已探明的釷資源分布[10]Figure1.3Globaldistributionofthoriumresources

第1章引言3反應(yīng)堆型、設(shè)計出不同的燃料循環(huán)方式，現(xiàn)有的鈾資源將難以為繼。裂變核能燃料可以分為兩類：鈾基燃料和釷基燃料，目前商業(yè)應(yīng)用的核電基本都是使用鈾基燃料。鈾基燃料是由天然鈾經(jīng)過工廠富集而來[8]。2016年經(jīng)濟合作與發(fā)展組織核能機構(gòu)（OECDNEA）和IAEA聯(lián)合發(fā)布了《2016年鈾：資源、生產(chǎn)和需求》[9]紅皮書，目前探測到的開采成本低于US$260/kgU的鈾資源僅有764.16萬噸。按照2014年全球?qū)四艿男枨髞碛嬎�，鈾資源最多還可以使用約135年。圖1.2已探測到的鈾資源（部分國家）Figure1.2Detecteduraniumresources(somecountries)和鈾資源相比，自然界中的釷資源儲量豐富而且主要以232Th的形勢存在，據(jù)估計目前的釷資源儲量大約是鈾資源的3-5倍[9]。我國是釷資源大國，目前已探明的儲量大于10萬噸。因此，研發(fā)出新的反應(yīng)堆技術(shù)和燃料循環(huán)方式以利用儲量豐富的釷資源，是核能持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。圖1.3全球已探明的釷資源分布[10]Figure1.3Globaldistributionofthoriumresources

【參考文獻】：
期刊論文
[1]核能綜合利用研究現(xiàn)狀與展望[J]. 王建強,戴志敏,徐洪杰.  中國科學(xué)院院刊. 2019(04)
[2]釷基熔鹽堆和核能綜合利用[J]. 徐洪杰,戴志敏,蔡翔舟,王建強.  現(xiàn)代物理知識. 2018(04)
[3]基于SCALE的熔鹽堆添料與后處理系統(tǒng)分析程序開發(fā)及驗證[J]. 余呈剛,鄒春燕,伍建輝,蔡翔舟,陳金根.  原子能科學(xué)技術(shù). 2018(12)
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[5]以氟利昂-11為介質(zhì)離心分離碳和氯同位素[J]. 裴根,周明勝,姜東君.  同位素. 2017(02)
[6]釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)[J]. 蔡翔舟,戴志敏,徐洪杰.  物理. 2016(09)
[7]國外釷資源核能開發(fā)利用策略研究及對我國的啟示[J]. 張銳平,汪永平,張雪.  核科學(xué)與工程. 2011(04)
[8]高豐度 6Li 的電磁同位素分離[J]. 林治洲,田玉峰,蘇克勤,王麗琴.  同位素. 1998(01)

博士論文
[1]熔鹽堆利用富集鈾/钚燃料啟動建立釷鈾循環(huán)運行模式的研究[D]. 崔德陽.中國科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所) 2017
[2]基于能譜分區(qū)的熔鹽堆Th-U燃料增殖性能研究[D]. 李光超.中國科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所) 2017
[3]氟鹽冷卻球床高溫堆釷利用研究[D]. 朱貴鳳.中國科學(xué)院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所） 2015

碩士論文
[1]釷基氯鹽快堆燃耗性能研究[D]. 彭一鵬.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所) 2018



本文編號：3242288