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一
第卷第期核科学与工程。。.
年月
托卡马克商用混合堆
堆内燃料循环优化设计
~
冯开明黄锦华/盛光昭
, , —一—一

棱工业西南物理研究院
△、程序和程序的改进,提出了适
用于托卡马克商用混合堆设计的种堆内燃料循环模型,研究了堆内燃料的装卸模式与增殖
燃料螂生产量的关系,增殖燃料加浓度的选择,提出了抑制裂变直接加浓核燃料概念,并给出了
有关的计算结果。结果表明,在设计中,采用抑制裂变直接加浓桉燃料模式,可实现年产删
燃料且加浓度大于%。结果还表明,采用分区卸料方式,可有救地减小系统的功率摆动
和裂变率,这对商用混合堆设计尤其重要。
关键词旦望盒堆内塑壁重抑制裂变直接加浓芝设
引言
在聚变一裂变混合堆中,包层的燃料增殖区含有大量的转换材料或,同时,所增
殖的裂变燃料或将不断积累。因此,控制和管理堆内裂变燃料将是混合堆设计中
的关键问题之一,特别是商用馄合堆设计。
堆内燃料循环设计,它涉及到增殖区中裂变燃料的浓度控制,增殖燃料的加浓度选择,裂
变燃料的装卸模式与流程设计,以及系统的功率摆动控制等方面。此外,堆内燃料循环设计还
与堆的结构设计,燃耗计算、热工水力设计以及最终的系统经济性有关,且受诸多因素的制约。
目前,国内已有一些较为详细的混合堆概念设计”’,但这些设计尚未对其燃料循环进行
较深入的研究。本文应用混合堆输运燃耗计算程序.,对托卡马克商用混合堆
设计,进行了堆内燃料循环的计算机模拟和优化,给出了在不同的燃料装卸模式和燃
料加浓度下系统的中子学性能参数,裂变燃料生产量,系统的功率摆动,以及最佳化装卸料模
式等的计算结果。
程序和方法
. 程序
.程序是由日本东京大学研制的用于混合堆的一维输运燃耗计算程序。它包
年月日收到。
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含中子一光子耦合输运计算及燃耗方程计算,可处理一维平板几何,柱及球几何结构问题..
它可计算任意时刻系统中的核子数,也可单独用于齐次和非齐次问题的中子学计算,求解中
子, 光子的通量、能谱,特征值,还可做一些积分量的计算,比如,能量沉积,反应率和辐
射损伤计算。
.程序采用离散纵标一差分法求解中子输运方程,在解完中子输运方程后,在确
定的时间间隔,认为通量不变,求解燃烧链所决定的燃耗方程,并用解析法求解方
法,在求出新的核子数据后,再求解这时的输运方程,然求下‘
复使用这一方法直到所要求的时间步数算完为止。
. 燃耗方程
假设同位素的产生和消失都有图所示的
种途径,则燃耗方程可写为:
,,
∞
,,￡坎求的生车汹逮径虑

,一, ,
≠,,
采用方法求解上述方程,其方法如下:
核素的产生及燃烧链为:⋯一一⋯,由下面的方程描述:
:

: 一
一
式中, . 』, . ,为的核子密度, ,
为的中子吸收截面, 为从一的分支率, .为从一的反应率,≠为总
中子通量。由方法给出的方程,的解如下:
.∑∑Ⅳ戤
『旦㈣
⋯
一
这里, 是的初始值。