利用超铀元素（TRU）启动的熔盐热堆钍铀循环过渡及嬗变性能研究

发布时间：2023-04-29 01:55

　　随着核能需求的日益增长,核燃料稳定供应及核废料处置等问题已成为核能长期健康发展的瓶颈,必须尽快得到解决。回收利用或嬗变核废料中的超铀核素(TRU,transuranic elements),同时实现钍的闭式循环利用是解决上述两大问题的有效途径。作为第四代先进核能系统中唯一使用液态燃料的堆型,钍基熔盐堆(TMSR,Thorium-based Molten Salt Reactor)核能系统在安全性、经济性、可持续性和防核扩散性等方面具有显著优势。TMSR在燃料形式上有着较高的灵活性和较好的中子经济性,可实现钍铀燃料增殖及强放射性核废料中TRU的高效嬗变。因此,TMSR有利于实现核燃料的稳定供应及核废料的最小化,可为核能的可持续健康发展提供保障。在TMSR中实现钍的闭式循环利用,首先需要解决U233的来源问题。本文使用核废料中的TRU作为启动燃料实现钍铀循环的过渡。此外,本论文还制定了纯TRU嬗变和次锕系(MA,minor actinides)嬗变两种嬗变策略,以实现核废料最小化的目标。首先,本文对利用TRU启动的TMSR实现钍铀循环过渡的中子学性能进行了研究。具体内容如下:(1)小型模块...

【文章页数】：127 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
第1章 引言
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 反应堆乏燃料特点
    1.3 钍铀循环特点及优势
        1.3.1 钍储量
        1.3.2 钍燃料优势与挑战
        1.3.3 钍利用发展现状
    1.4 熔盐堆特点及发展现状
        1.4.1 熔盐堆特点
        1.4.2 熔盐堆研发现状
    1.5 本论文主要研究目标及内容
第2章 计算模型与分析方法
    2.1 液态熔盐堆燃料在线处理程序介绍
        2.1.1 SCALE6.1程序介绍
        2.1.2 MSR-RS程序介绍
    2.2 液态熔盐堆堆芯结构描述
    2.3 熔盐燃料的后处理
    2.4 TRU核素特点
第3章 利用TRU启动的熔盐堆钍铀循环过渡性能研究
    3.1 SM-MSR的钍铀循环过渡性能研究
        3.1.1 堆芯参数选取
        3.1.2 SM-MSR的 TRU和 Th燃料循环性能
        3.1.3 SM-MSR的纯钍铀循环运行性能
        3.1.4 SM-MSR的钍铀循环过渡方案
    3.2 TMSBR的钍铀循环过渡性能研究
        3.2.1 堆内和堆外钍铀过渡方案描述
        3.2.2 堆内过渡方案性能研究
        3.2.3 堆外过渡方案性能研究
        3.2.4 堆内和堆外过渡方案的性能对比
    3.3 本章总结
第4章 液态熔盐堆的嬗变策略及中子学性能研究
    4.1 纯TRU燃料循环性能研究
        4.1.1 纯TRU运行的中子学特性
        4.1.2 正温度反应性系数解决方案
    4.2 基于钍铀循环运行的MA嬗变研究
        4.2.1 MA嬗变方案设计
        4.2.2 MA对中子能谱的影响
        4.2.3 核素吸收率及MA的裂变贡献
        4.2.4 MA嬗变性能
    4.3 本章总结
第5章 总结
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3804922