加速器驱动次临界系统中群常数工作现状

由于加速器驱动的次临界堆具有良好的资源效益、环境效益、安全效益而成为新一代核能源的可能选择,近年来在国际上形成一个研究热点。特别是欧洲、俄罗斯、日本和美国都已进行了一些研究计划。中国原子能科学研究院自1995年起一直在开展该领域的研究。     

加速器驱动的次临界系统初步概念设计

基于初始Pu装载对加速器驱动的次临界系统(ADS)嬗变次锕系核素（MA）的影响,提出了6种采用(TRU-10Zr)-Zr*弥散体燃料的ADS概念设计方案。运用MCNP与ORIGEN2程序对ADS嬗变MA堆芯进行稳态与燃耗计算,比较分析MA的嬗变效果、有效增殖因数k_eff、质子束流流强I_p与初始Pu含量的关系。计算结果表明：随着初始Pu含量的增加,MA的嬗变率减小,初始I_p增大;初始Pu含量小于33%,k_eff随时间的变化是先增大后减小,大于33%后一直减小,且随着初始Pu含量的增加,k_eff减小得更加明显。故初始钚含量为33%的方案为最佳,其k_eff的相对变化不超过1%,I_p小于20 mA,MA嬗变率高达28.06%,嬗变支持比为29.23,满足初步设计要求。     

加速器驱动次临界堆换料系统概念设计与分析

以中国铅基合金冷却示范堆(一种加速器驱动次临界堆)为原型,针对加速器驱动次临界堆的特点,开展了换料系统的概念结构设计和换料流程设计,解决了加速器质子束管阻碍换料系统运动的难题,通过分析换料系统结构设计特点,证明了换料系统具有运动无阻碍性和全覆盖性。     

加装辅助停堆系统的加速器驱动系统次临界实验装置初步设计

针对现有加速器驱动核能系统概念设计中存在的安全隐患,采用MCNP程序设计了加装辅助停堆系统的次临界实验装置;通过改变热区栅距、热区厚度和控制棒的下插深度来改变堆芯参数,对反应堆有效增殖系数进行计算和比较分析,实现了不同堆芯参数下keff值可调;对几种不同热区栅距和热区燃料棒根数所对应的停堆深度和控制棒价值进行了计算,结果表明,辅助停堆系统提高了加速器驱动系统(ADS)的安全性.     

加速器驱动的次临界系统散裂靶热工水力研究

散裂靶位于加速器驱动的次临界系统（ADS）的中心,为核嬗变提供所需的中子源。通过分析散裂靶的热工要求,选取铅铋合金（LBE）作为ADS的靶材料和冷却剂。使用MCNP程序计算质子束轰击靶区产生的能量沉积,并使用CFD程序FLUENT计算靶区热工特性。分析了不同设计参数及不同靶窗形状对ADS靶区温度分布和速度分布的影响,得到满足热工要求的可选方案。     

加速器驱动次临界堆堆芯物理概念研究

分析了加速器驱动次临界堆芯的裂变核素增殖和平衡条件,主要长寿命放射性废物的积累,裂变产物毒性的影响及次临界堆的运行周期,输出功率和能量增益等主要性质,并对次临界热堆和次临界快堆的物理性质进行了比较。     

加速器驱动次临界系统的中高能质子轰击厚靶中子学实验研究

利用俄罗斯杜布纳联合核子研究所的高能加速器进行加速器驱动次临界系统 (ADS)靶区中子学研究。用 0 .5 33、1 .0、3.7和 7 4GeV质子轰击U(Pb)、Pb和Hg靶的测量结果表明 :U(Pb)和Pb与Hg靶的中子产额比分别为 ( 2 0 1± 0 1 0 )和 ( 1 76± 0 33) ,从获得较强中子的角度看 ,Hg作为ADS靶是不利的 ;沿厚 2 0cm靶的中子产额随入射质子穿透深度增大而下降 ,质子能量越低 ,中子产额下降越快 ,为在较大厚度范围内获得较均匀的中子场 ,质子能量不应低于 1GeV ;不同能量质子产生的次级中子能谱相近 ,但随质子能量提高 ,较高能量中子的比例逐渐增大。     

加速器驱动次临界系统嬗变少锕系核素

长寿命放射性废物的处置是影响核能发展的重要因素，在分析国外在这一领域的发展趋势的基础上，建议采用多用途加速器驱动铅冷快中子次临界系统嬗变少锕系核素（ＭＡ）的方案，并对ＭＡ嬗变链作了初步分析，这种系统在嬗变ＭＡ的同时，还能有效地生产电力和增殖核燃料，并且具有较好的安全特性。     

ADS注入器Ⅱ控制系统软件平台设计

加速器驱动的次临界系统(ADS)的强流质子加速器(ADS注入器Ⅱ)主要用于产生连续强流质子束,其控制系统需实现对现场加速器设备的远程参数调节和状态监测。整个控制系统基于分布式控制软件实验物理与工业控制系统(EPICS)架构设计。为实现各子系统软件开发平台之间的数据共享和信息通信,基于EPICS软件架构,采用共享内存、通道访问接口软件、CA Lab等多种方法实现各系统间的数据透明访问,提高了上层控制软件的远程诊断和集成控制能力。结果表明:整个软件平台运行可靠、稳定,完全满足目前注入器Ⅱ的调束和运行要求。     

加速器驱动的次临界系统质子束管产生的辐射剂量

利用MCNP程序,根据IAEA提供的ADS———NEUTRONICBENCHMARK中的模型和数据,对加速器驱动的次临界系统质子束管中中子和光子泄漏产生的辐射进行了计算。通过计算与分析可知:有较大份额的中子和光子直接从质子束管中泄漏出去,且泄漏的中子和光子的能量相当高;在质子束管周围的辐射剂量有80%以上是由于质子束管中中子和光子辐射产生的,只有相当少的辐射剂量来自堆本身。     

工业用铅冷加速器驱动次临界系统(ADS)初步概念设计

本文进行了热功率为800 MW工业用铅冷ADS(加速器散裂中子源驱动的次临界系统)的概念设计.设计要求嬗变堆在运行的全过程中满足设定的各项技术要求散裂源中子的能量增益M＞400,keff＜0.98,峰值线功率密度低于30 kW/m,此外,要求嬗变燃料的平均燃耗深度大于20%.为此,进行了倒料计算,直至堆运行达到平衡状态.设计特点是将嬗变燃料靠近中子源以期提高嬗变率,外围燃料棒含丰产燃料并采用可燃毒物以减缓keff随燃耗的下降.设计考虑了物理与热工问题,说明从堆的角度看,设计方案能满足P&T技术对嬗变堆有效处置次量锕系核素(MA)的要求,平均燃耗深度大于20%,可望将需要深埋处置MA的数量降低至1/100,而支持比则可达10以上.     

中国加速器驱动嬗变研究装置次临界反应堆概念设计

根据中国加速器驱动嬗变研究装置(CiADS)的建设要求,完成了CiADS中次临界反应堆的概念设计。次临界反应堆为液态铅铋冷却快中子反应堆,采用半池式-半回路式的布置方式,通过主容器的中心管实现了与散裂靶在结构上的耦合。燃料组件及换料方式采用相对成熟的技术方案,设置了铅铋主冷却剂辅助系统,通过多种专设安全设施来保证反应堆的安全。CiADS次临界反应堆充分考虑了堆靶耦合界面的可实现性,利用了液态铅铋冷却剂良好的传热性,结合了池式堆冷却剂自然循环的特性及回路式堆冷却剂装量少的特性,具有良好的可行性、安全性、布置灵活性和技术扩展性。     

加速器驱动次临界嬗变堆的参数敏感性分析

采用自主开发的加速器驱动次临界堆芯稳态分析程序LAVENDER,对加速器驱动次临界系统(ADS)的冷却剂种类、堆芯次临界度、燃料组件几何尺寸以及堆芯热功率进行敏感性分析。计算结果表明,针对加速器质子束流、次锕系核素(MA)嬗变率或热工安全裕量等单一堆芯性能参数进行优化时,往往导致其他堆芯性能参数的恶化。因此在ADS堆芯设计时,应做出折中选择以平衡不同设计目标参数。     

电子加速器驱动次临界系统的靶物理设计及耦合计算

为避免ADS所存在的技术及成本问题,考虑电子加速器驱动次临界系统的技术路线.利用加速器产生的高速电子通过韧致辐射作用产生高能光子,高能光子与靶材料发生光核反应产生外源中子来驱动次临界系统.为了系统地研究eADS的综合性能,论文设计了韧致辐射靶和光核反应靶,建立整个耦合系统模型,用于电子、光子和中子耦合的堆芯物理计算.计...     

加速器驱动的次临界系统快堆次锕系核素非均匀布置堆芯的中子学研究

运用MCNP与ORIGEN2耦合计算程序COUPLE，对加速器驱动的次临界系统（ADS）钠冷金属燃料快堆堆芯进行稳态与燃耗计算，比较分析次锕系核素（MA）非均匀布置堆芯与均匀布置堆芯在MA嬗变效果与反应性参数方面的差异。计算结果表明，对比均匀布置，非均匀布置具有更高的MA嬗变率与嬗变支持比，在反应性参数方面导致多普勒效应与有效缓发中子分额降低，钠空泡效应增大，在堆芯功率分布与加速器束流功率方面没有明显变化。     

加速器驱动洁净核能系统中的核素平衡条件

对加速器驱动洁净核能系统（ＡＤＳ）次临界堆内核素的转换进行了研究。研究结果表明：ＡＤＳ具有充分利用核资源的可能性。次临界热堆中能工作在ψ＝１０＾１５￣１０＾１６ｃｍ＾－２．ｓ＾－１下仍可稳定工作,且平衡时的易裂变核素（＾２３３Ｕ和＾２３９Ｐｕ）数目与初始装料核素的比值远高于热堆的。ＡＤＳ中,外源中子可有效地将可裂变核素转换易裂变核素。为加速达到平衡,初始装料中加入少量＾２３３Ｕ及＾２３９Ｐｕ是一种     

加速器驱动次临界产氚反应堆ADS-T中子学初步设计与分析

本文针对兼顾嬗变和产氚的铅合金冷却加速器驱动次临界反应堆ADS-T(ADS-Tritium),采用自主研发的大型集成多功能中子学计算与分析软件系统VisualBUS4.2和混合评价核数据库HENDL3.0,对散裂中子能量、产氚材料中6 Li丰度、结构钢材料、初始keff、中子能谱以及产氚组件摆放方式等产氚条件进行了敏感性分析.最后本文给出了年产氚千克级的ADS-T中子学初步方案,提供了一种有吸引力的氚生产途径.     

聚变驱动的次临界系统嬗变MA的研究

一种嬗变次锕系核素(MA)的聚变驱动次临界包层的概念设计被提出。利用MCNP+ORIGEN2对次临界嬗变包层的能量放大倍数(M)、氚增殖比(TBR)、第一壁负载等中子学参数进行了分析。在保证这些参数满足设计要求的前提下,分析了两种不同的装载方案对MA嬗变能力的影响,最终MA的嬗变率能达24.3%,嬗变支持比为28。研究表明,该聚变驱动次临界嬗变包层能有效嬗变MA。     

加速器驱动洁净核能系统物理及技术基础研究：强流RFQ注入系统（LEBT）实验进展

加速器驱动次临界系统（ADS）项目中，由我院承担研制的强流RFQ注入系统包括ECR强流离子源及束流低能传输线（LEBT），2005年8月移机高能物理研究所后，2006年6月与RFQ对接前将系统完全恢复到了验收时的状态，可以引出能量75keV、超过60mA的离子束，归一化均方根束流发射度为0．13πmm.mrad，引出束流的质子比好于80％。     

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。