相比于氟鹽快堆,氯鹽快堆重金屬溶解度更大、中子能譜更硬、增殖性能更好,是實現(xiàn)閉式燃料循環(huán)的理想堆型。為了分析對比氯鹽快堆的Th-U與U-Pu循環(huán)的性能,基于2 500 MW的氯鹽快堆,采用熔鹽堆過渡態(tài)計算程序TMCBurnup與平衡態(tài)搜索程序MESA,從核素的演化、增殖性能、安全性能、放射性水平等方面分析了采用低富集鈾(Low Enriched Uranium,LEU)啟堆在兩種不同過渡模式下的Th-U與U-Pu循環(huán)的過渡態(tài)及平衡態(tài)的性能。結(jié)果表明:U-Pu循環(huán)對應(yīng)的增殖性能要好于Th-U循環(huán),邊增殖邊燃燒(Breeding and Burning,B&B)模式下兩者平衡增殖比分別為1.56與1.24,相應(yīng)的倍增時間為13.5 a與16.5 a。預(yù)增殖過渡(Pre-Breeding and Burning,PB&B)模式下增殖比分別為1.58與1.08,倍增時間為12.8 a與13 a。而Th-U循環(huán)則具有更好的安全性能,更低的超鈾核素(Transuranics,TRU)積累量及更小的放射毒性。

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【部分圖文】：

圖1氯鹽快堆幾何模型

堆芯模型如圖1所示。堆芯半徑為158.5cm，高/直徑為1.0，總體積為25m3，堆芯的功率密度為100MW?m-3。為提高增殖性能，在堆芯外軸向與徑向均添加了60cm厚的增殖層。為降低中子的泄露及對容器的輻照，堆芯活性區(qū)的外圍設(shè)置了45cm的石墨反射層及35cm的B....

圖2TMCBurnup程序流程圖

熔鹽堆需要在線添換料以及去除裂變產(chǎn)物從而維持堆芯臨界，因此其計算過程與壓水堆等固態(tài)燃料反應(yīng)堆明顯不同，本文在氯鹽快堆過渡態(tài)計算中所采用的工具為基于Scale6.1開發(fā)的熔鹽堆計算程序TMCBurnup[23]，程序計算流程如圖2所示。程序采用C++開發(fā)，能精確追蹤堆內(nèi)和堆外核素....

圖3B&B過渡方案下核素演化

可以看出，由于堆芯功率密度較小，因此核素需較長時間才能平衡，在B&B與PB&B過渡模式下Th-U循環(huán)產(chǎn)生的TRU的量均小于U-Pu循環(huán)產(chǎn)生的TRU的量，這是因為由232Th轉(zhuǎn)化為TRU需要吸收更多的中子，因此其產(chǎn)生的TRU的量較小，同時這也導(dǎo)致Th-U循環(huán)重核需要更長的時間才能達(dá)....

圖4PB&B過渡方案下核素演化

圖3B&B過渡方案下核素演化2.2增殖特性

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