文档介绍：聚一裂变混合堆嫂变包层中子学特性研究
及概念设计
摘要
本文进行了关于聚一裂变混合堆在嫂变处理高放核废物
方面的中子学特性研究,并在该研究基础上对种使用不
同冷却剂的球形托卡马克丁,嫂变包层进行了概
念设计和嫂变结果的计算。
在论文中,还自行开发了一系列相关软件用以完善一维
队
方法输运燃耗计算程序在嫂变计算方面的应用,并取得了满意的结
果
全文共分六章。第一章阐明了本论文工作的研究背景,研究意义和
主
开究内容。第二章介绍了高放废物的来源、特性及其嫂变原理。第
三章主要是对几种具有外中子源驱动系统的嫂变包层在姐变方面的应用
进行了比较,从而确定了以低环径比球形托卡马克
为外源驱动系统的聚一裂变嫂变混合堆模型。第
四章对本论文所使用的程序的数学计算模型、输运截面和燃耗
数据库以及本文开发的相关软件进行了介绍。第五章和第六章是本文的
核心部分,第五章中分别对在嫂变包层中影响和
嫂变特性的主要因素进行了详尽的讨论,从而得出
了一些有益的结论并在此基础上在第六章中对采用金属和气
冷却剂、冷却剂和气冷却剂的嫂变包层进行了中子学计算和她
变结果的分析。第七章总结全文,给出主要结论,并对以后的作提出
了建议。
本论文的研究成果不仅可以用于聚一裂变混合堆她变特性的分析和设
计,而且对于加速器驱动次临界系统,
变特性的分析和设计研究也有一定参考价值。卜一丫一
关键词她变聚一裂变混合堆包层
,
第一章绪论
第一章绪论
芬选题意义及应用背景
能源发展是人类社会进步的基本因素。为保持经济可持续高速发
展。必须优先解决能源问题。到本世纪中叶,我国人口将达到亿,
根据国家远景规划,那时我国的人均将为美元,据此
测算,我国的能源需求将为亿吨标煤年或的电力。众所周
知,我国煤矿资源丰富,己探明储量约亿吨。但是资源有限,可
经济开采的煤也只能维持年左右的能源需求,而且分布不均
衡,同时煤的开采与燃烧会带来生态、污染以及二氧化碳的大量释放所引
起的温室效应等一系列问题。因此,从根本上解决问题必须寻求其它的
能源。太阳能是一种取之不尽,用之不竭的能源,但由于其单位面积热
值很低而且需要储能装置,因而相对费用昂贵,近期内太阳能不可能成
为具有工业规模的主要能源。而水力资源则因为地理上分布的不均匀和
一次性投资庞大而无法承担主要能源来源的脚色。因此开发和利用核能
并使其成为主要替代能源将是我们的必然选择。
核能是一种经济能源,如果我们解决好其安全问题和核废料问题,
其相对危害将远小于燃煤火力发电厂。可利用的核能主要包括两种形
式核聚变与核裂变。目前人类对于裂变能的利用己发展到一定的水平,
但是由于资源,核废料处理等一系列问题,使得裂变能利用的前景受到
很大影响。而聚变能几乎是取之不尽、用之不竭的,将是人类能源问题
的最终出路。目前,受控核聚变研究的基本现状是经过多年理论研究,
其物理理论可行性己经基本得到论证,工程可行性己接近解决目前托
卡马克磁约束系统所取得最好的等离子体参数,在磁轴上的值
己达护“二一,己接近反应的得失相当条件
户,而商业可行性将需要很长一段时间,最乐观
的估计也要到本世纪中叶以后,人类才有可能用上聚变能动力系统。近
期内,裂变能的开发利用仍将是全世界能源战略的土要方向之一。目前
制约核电发展的原因主要有以下三方面
资源问题,现有核能系统的资源利用率低。日前业应用的土要
是热中子反应堆和快堆。但它们分别以和为燃料,而白然界
中并不存在,而且在天然铀中也只有不到的可供利用。大
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然铀中的只有少部分能转化成争供快堆利用。众所周
知,我国的铀资源并不丰富,人均拥有的铀资源更是远低子世界平均水
平。为提高资源的利用率,一方面固然可以加速发展快中子增殖堆,但
目前其在工程上的应用仍面临很多复杂的问题和严峻的挑战,。另一方面
还可以利用’一循环,但截至目前这方面还没有实质性的进展。
因此如果不能解决好核燃料的转换与增殖问题,核能所能提供的能源规
模仍然是有限的。因此如何进一步提高核燃料资源的利用率已成为一个
重要的研究课题。
核废料的处置,乏燃料中除经后处理提取再制成然料的铀及杯
外,剩余的高放废液中留有大量的少数钥系核素
及裂变产物,其中一些核素的半衰期长达年
以上,目前对乏燃料的处置主要有两种方案一是将一次通过的乏元件
经冷却后进行深地层埋藏二是进行后处理,回收绝大部分的铀和杯,
剩下的高放废液作为高放废物,经固化,冷却,进行深地层埋藏。第一
种方案比较简单,但浪费铀,怀资源,并存在严重的远