轻水堆乏燃料和钍燃料在ACR-700利用的探索

轻水堆乏燃料和钍燃料的利用是解决乏燃料后处理问题和核燃料短缺的有效途径之一。本工作以ACR-700标准燃料为参考,研究了4种不同混合比例的轻水堆乏燃料及钍燃料在ACR-700中的k_∞和燃耗。研究结果表明,将裂变产物分离后,轻水堆乏燃料的重锕系核素在ACR-700中可作为一很好的燃料;只要加入足够的启动燃料,钍燃料也可作为很好的转换燃料,使反应堆内生成²³³U的速率大于易裂变燃料的消耗速率,²³³U的生成对反应堆运行后期维持临界起重要作用。     

动力堆燃料元件棒表面铀沾污的无损检查方法

燃料元件在制造过程中,很容易被铀所沾污,铀的沾污和总的裂变产物能使反应堆冷却系统放射性增加,造成冷却系统沾污,本底的增加防碍燃料元件早期破损的探测。此因,过大的铀沾污使反应堆运行带来困难,要求元件在入堆前检查其表面铀的沾污情况。     

铀钚萃取洗涤-共反萃工艺Ⅰ.串级工艺优化

快堆燃料后处理是实现快堆燃料闭式循环的关键环节之一,快堆乏燃料中裂变产物含量高,进行后处理需要多个铀钚萃取洗涤-共反萃循环才能达到去污效果。本研究针对快堆乏燃料高钚浓度和需要多个萃取洗涤 共反萃循环净化裂变产物的特点,采用模拟料液通过多次串级实验,确定了满足铀钚收率及避免钚聚合的铀钚萃取洗涤-共反萃工艺,实验结果表明,1A铀、钚萃取收率分别为99.995%和99.996%,1B铀、钚反萃收率分别为99.936%和99.996%。     

MOX乏燃料衰变热计算方法研究

目前,铀钚混合氧化物(MOX)燃料已成为一种可用于商业核电厂成熟再循环核燃料。经过燃耗过的燃料在正常停堆或事故后停堆时会产生大量的衰变余热,而乏燃料衰变热是事故分析、余热排出系统和乏燃料池冷却系统设计的重要输入参数之一。UOX乏燃料中裂变产物主要来自于U和Pu等可裂变核素的裂变,U贡献最大;MOX乏燃料裂变产物主要来自于U、Pu和Am等可裂变核素的裂变,Pu贡献最大。UOX乏燃料衰变热可使用ANS—5.1的方法进行计算,但ANS—5.1中的衰变热计算方法不完全适用于MOX燃料。MOX燃料是核燃料可持续发展的重要途径,因此必须研究采用新方法计算MOX乏燃料的衰变热。该文研究使用ANS—5.1计算MOX乏燃料裂变产物衰变热,再使用ORIGEN—S程序计算MOX乏燃料的重核衰变热贡献份额,综合得到MOX乏燃料的总衰变热。     

10MW高温气冷实验堆乏燃料元件贮存中放射性裂变产物的安全分析

高温气冷堆乏燃料元件的放射性裂变产物绝大部分滞留在燃料元件中。10MW高温气冷实验堆在设计寿命内将卸出约9万个乏燃料元件，其放射性裂变产物的活度高达1.9×1017Bq，因此正确实施乏燃料元件的贮存，减少放射性裂变产物向环境中释放和进行有效的屏蔽是极其重要的。本文根据乏燃料元件中放射性裂变产物的计算结果和德国高温气冷堆乏燃料元件贮存的经验．对我国10MW高温气冷堆乏燃料元件贮存中放射性裂变产物进行了安全分析。     

DUPIC燃料循环技术

【本刊2006年9月综合报道】压水堆(PWR)乏燃料一般包含约0.6%的可裂变钚和0.95%的铀-235,因此具有在CANDU堆中循环利用的潜力。韩国根据自身的特点,即核电反应堆由压水堆和CANDU两种类型构成,从1992年开始与加拿大和美国联手实施DUPIC(即直接在CANDU堆中使用压水堆乏燃料)燃料循环技术开发计划。这项计划属于国际原子能机构(IAEA)的国际创新型核反应堆与燃料循环项目(INPRO),也是韩国的国家重点研究项目。DUPIC燃料循环的特点在DUPIC燃料循环中,压水堆乏燃料组件被拆卸后,将采用一种新型干法处理工艺对其进行加工并制成新…     

TRU燃料热谱MSR定期换料及嬗变特性数值研究

熔盐反应堆（MSR）燃料制备方便、中子经济性好、燃料管理灵活,具有直接利用轻水堆乏燃料中超铀核素（TRU）的潜力。本文通过优化燃料选取、栅格参数及燃料/石墨体积分数和去除裂变气体和惰性金属等方法,对TRU燃料热谱MSR堆芯寿期、TRU核素积存量、次锕系核素MA嬗变支持比和TRU焚毁率等进行计算分析,证明TRU燃料热谱MSR可实现长周期定期换料,减少在线换料的难度,同时对MA和TRU核素具有一定的嬗变能力,可降低乏燃料放射性毒性。      

乏燃料废包壳残留物核素计算分析

正乏燃料组件后处理过程中,首先要进行溶解,即将乏燃料棒剪切成小段,在溶解液中逐步溶解。乏燃料剪切段经过反复溶解浸取并清洗后的残留物质,包括被切成小段的燃料包壳和未被溶出的乏燃料残留物质,统称为废包壳。在废包壳的残留物质中仍含有铀及钚、锔、镅等超铀核素和裂变产物,它们具有很强的放射性。废包壳的放射性     

法国乏燃料后处理的经验和目前的发展情况

【法国《核综论》2001年第6期报道】 法国原子能委员会核能部主任Jacque Bouchard在美国参议院详细介绍了法国后处理技术的发展状况,全文如下: 1.引言 从法国58座反应堆卸出的乏燃料(1200 t/a)是潜在的重要能源,如果在水堆中使用,超过2400万t当量石油(如果在增殖堆中使用要高出50倍)。 但是,乏燃料中含有长期潜在的放射性毒性(恢复到天然铀水平需要10万年),按衰变量排序是钚、次锕系元素和裂变产物。 核能可以持久的应对人类长期的能源供应及其持续发展的重大挑战:核能可提供长期的能源(几千年,只要合理地使用铀、钚后处理和再循环的燃料)…     

西德研究反应堆安全时使用了人工配制的裂变产物合金

【西德《原子与电流》1980年第5期报道】卡尔斯鲁厄核研究中心的一座配制弱放裂变产物混合物的装置,成功地结束了试运行。这种裂变产物混合物中,除了核燃料二氧化铀外,还含有最多有13种的裂变产物元素,这些元素是轻水堆辐照燃料中有代表性的裂变产物。这种混合物称阼钇(一种含有裂变产物的合金)。它在这套装置中,被加工成燃料棒,然后用作反应堆安全试验,例如小规模堆芯熔化试验。做这种用途时,裂变产物放射性组成的浓度约10微居里/公斤就够了。选用这种浓度的原因,一方面是使这种燃料棒的辐射强度实际上是无害的,另一方面又能根据γ射线测量立即鉴定出堆     

加速器驱动洁净能系统中的燃耗行为分析

研究了加速器驱动洁净核能系统（ADS）次临界反应堆内核素的演化。分析结果表明：ADS具有嬗变长寿命核废物的能力。从快堆和热堆的比较可知,ADS的快堆具有输出功率大、长寿命超铀放射性废物的累积水平低、裂变产物对反应堆反应性和能量增益影响小等优点。这些优点在利用U－Pu燃料循环的次临界堆中十分明显。对于利用Th-U燃料循环的次临界堆,热堆和快堆都是可以工作的;而对于U－Pu燃料循环的系统,快堆则是较好的选择。     

熔盐快堆Th-U燃料循环增殖性能分析

熔盐快堆是当前国际上关注的热点之一,本文基于堆芯结构双流体方案,即裂变熔盐燃料和增殖熔盐介质各自独立冷却循环,利用氟化或氯化熔盐中钍铀重金属盐高温下的高溶解度特性,获得熔盐快堆的高增殖。通过比较钍铀燃料循环熔盐快堆的三种可行性熔盐燃料方案(LiF+ThF_4+UF_4、NaF+ThF_4+UF_4和NaCl+ThCl_3+UCl_3),采用基于反应堆安全分析和设计的综合性模拟程序SCALE(Standardized Computer Analyses for Licensing Evaluation),计算了中子能谱、反应性温度系数,分析了增殖比BR(breeding ratio)受反应堆裂变区、增殖区和ZrC中子反射层的尺寸影响、熔盐中~6Li和~(35)Cl同位素丰度的影响,以及熔盐密度误差对BR计算值的准确性影响、易裂变核素随反应堆运行时间演化等。在钍铀燃料循环熔盐快堆中,通过优化处理得到三种熔盐燃料方案的增殖比BR约为1.2。     

先进重水反应堆综述

重水反应堆是一种重要的堆型。重水堆要占领更大的市场，将面临三个挑战，即降低成本、提高安全性和可持续发展。根据铀富集度的不同和燃料管理战略．燃料运行周期从60天到180天将轻水堆(LWR)乏燃料元件用于重水反应堆，是实现铀资源最佳利用的范例，而且混合氧化物(MOX)燃料也将引入重水反应堆。本文介绍了印度的先进重水堆，该堆率先采用了钍燃料；俄罗斯联邦正在开发高度安全的气冷重水慢化堆；加拿大在基于CANDU6成熟经验的基础上，开发出下一代重水堆Ng CANDU，功率为65MWe。在经济性和固有安全性和操作性能方面均有大的改进。     

快堆闭式燃料循环对提高铀资源利用率的分析研究

快堆结合闭式燃料循环提高铀资源利用率需对乏燃料进行回收和再循环。对工业钚在大型MOX(混合铀钚)燃料钠冷增殖快堆中多次循环的特性进行了计算分析,结果表明,钚成分经多次循环后可达平衡,其中易裂变核维持在约74%的较高比例。从成分品质看,工业钚在增殖快堆中的循环次数不受限制。构建模型并分析了快堆闭式燃料循环对于铀资源利用率的提高。快堆闭式循环策略下,回收铀、钚多次循环后可大幅度提高铀资源利用率。提高燃料燃耗和乏燃料后处理回收率能显著提升铀利用率;但在最初的几次循环中后处理回收率的影响较小,循环次数增加后,将会对利用率有明显提升。较低的燃料燃耗和回收率情况下,将存在较低的无限次循环铀利用率上限。     

中国实验快堆某辐照实验组件燃耗分布测量

正燃耗测量对于验证堆芯燃料管理和设计,确定燃料组件的燃料损伤或燃料特性等方面均有十分重要的意义。对反应堆的乏燃料组件或燃料实验组件的燃耗测量已逐步发展了多种方法,一般分为无损方法和破坏性方法。无损方法就是通过(扫描等非破坏性的方法对燃料元件中裂变产物进行相对或绝对活度测量,通过组件在堆内的辐照功率史,确定燃料组件的燃耗。     

在先进反应堆中钚燃烧的比较

【《欧洲核综览》 1998年 5— 6月刊报道】　荷兰能源研究基金会 (ECN)正在运作关于锕系元素和裂变产物再循环 (RAS)的一项大型计划。在此计划范围内 ,将在不同的堆型上研究锕系元素的嬗变情况。对于任何一个用铀、钚作燃料的反应堆来说 ,锕系元素的质量平衡式为 :耗铀 +耗 TRU≈ 375 kg/ GW热 ·年 ,并且此平衡源自这样的事实 :任一锕系元素同位素的裂变产生约 2 0 0 Me V的能量。显然 ,当反应堆在无铀燃料下运行时 ,TRU的消耗最大。然而 ,除了高 TRU-消耗率之外 ,还希望有一个低 TRU-卸料率 ,以便在直接贮存情况下减少待处置的 …     

小型模块化增殖焚烧快堆MA嬗变性能分析

次锕系核素(Minor Actinides,MA)作为长寿命高放射性核废料,在乏燃料放射性中占据主导位置。乏燃料最小化是保证核能可持续发展的重要环节,而嬗变是安全处置乏燃料的有效途径。小型模块化增殖焚烧(Breed and Burn,BB)快堆的中子经济性较好,燃烧寿期长,装料方式灵活多样,可用于增殖产生易裂变核燃料、嬗变长寿命核废料,从而解决核电发展中前端核燃料供给和后端乏燃料处理问题。本文分析对比了U3-MA和U5-MA燃料装载模式的临界、燃耗和安全性能,并系统研究了两种装料模式在BB快堆上嬗变MA的性能。结果表明:两种装料方式均能达到较好的嬗变性能,且MA的添加还能使反应堆寿期更长,堆芯中子经济性更高;此外,从安全性能上来看,添加MA对钍铀燃料循环的缓发中子份额影响较弱,但是对其燃料多普勒系数影响较强,这为后续钍铀、铀钚燃料循环选取合理的MA装载份额提供了参考依据。     

10MW高温气冷堆乏燃料元件的贮存

10MW高温气冷堆（HTR-10）在设计寿命内共卸出约9万个乏燃料元件，其放射性裂变产物的活度高达1.0×10¹⁶Bq，必须妥善处置。HTR-10乏燃料元件卸在密封和屏蔽的乏燃料罐内，每罐可容纳2000个乏燃料元件。这些罐暂存在反应堆建筑物最底层的乏燃料暂存库内，在库内采取通风冷却。若干年后，通过转运小车运至反应堆大厅竖井下方，再用大厅吊车从竖井吊至地面，最后用卡车运至最终贮存库。     

铀-水体积比对混合能源堆中子学性能的影响

介绍输运燃耗耦合程序MCORGS的理论模型,利用MCORGS研究铀-水体积比对混合能源堆中子学性能的影响。研究表明,采用天然铀为裂变燃料,且铀-水比为2:1时,可实现较高的能量放大,保持氚自持,中子学性能可以维持100 a以上;采用压水堆乏燃料时,铀-水比的选择余地更大,能量放大和产氚能力提高,但燃料增殖能力下降。     

牙买加研究堆将接受燃料低浓化改造

<正>【国际原子能机构网站2015年4月8日报道】国际原子能机构(IAEA)2015年4月8日表示,牙买加政府将与美国政府合作,在原子能机构的支持下在2015年晚些时候对加勒比海地区唯一一座研究堆进行燃料低浓化改造,使该堆从使用高浓铀燃料转为使用低浓铀燃料。这一改造除了能降低扩散风险之外,还能将该反应堆的容量因子提升一倍。该堆的乏燃料将运回美国。