基于系統(tǒng)動力學(xué)的聚變驅(qū)動乏燃料焚燒堆燃料循環(huán)初步分析.pdf

1、核能的可持續(xù)發(fā)展面臨鈾資源利用最大化與乏燃料累積量最小化兩大關(guān)鍵問題，這兩個問題的解決有賴于閉式燃料循環(huán)的發(fā)展。中國科學(xué)院核能安全技術(shù)研究所·FDS團隊于近期提出了基于現(xiàn)實可行的聚變與裂變技術(shù)的聚變驅(qū)動乏燃料焚燒堆FDS-SFB概念，該反應(yīng)堆主要功能有核廢物嬗變、能量生產(chǎn)、燃料增殖等。與其他堆型相比，F(xiàn)DS-SFB在焚燒乏燃料、安全方面具有獨特的優(yōu)勢。
　　本文在充分的文獻調(diào)研和分析現(xiàn)有的燃料循環(huán)分析的基礎(chǔ)上，開展了針對壓水堆與聚

2、變驅(qū)動乏燃料焚燒堆FDS-SFB共生系統(tǒng)的燃料循環(huán)分析工作，并與目前的一次通過式燃料循環(huán)方式進行了分析。本文開展的主要研究具體包括:
　　(1)基于系統(tǒng)動力學(xué)軟件Vensim PLE建立了聚變驅(qū)動乏燃料焚燒堆與壓水堆共生系統(tǒng)的燃料循環(huán)與一次通過式燃料循環(huán)的動態(tài)分析模型。每個模型均可用來計算燃料循環(huán)各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量流。
　　(2)分析比較了聚變驅(qū)動乏燃料焚燒堆燃料循環(huán)與一次通過式燃料循環(huán)的資源利用率、環(huán)境影響、核燃料循環(huán)基礎(chǔ)設(shè)施

3、需求，并對聚變驅(qū)動乏燃料焚燒堆燃料循環(huán)系統(tǒng)的天然鈾需求量、乏燃料累積量進行了靈敏性分析。
　　(3)計算比較了一次通過式燃料循環(huán)與聚變驅(qū)動乏燃料焚燒堆燃料循環(huán)的平準化發(fā)電成本。并分析了天然鈾價格、后處理價格、燃料制造價格對平準化發(fā)電成本的影響。計算了反應(yīng)堆參數(shù)對聚變驅(qū)動乏燃料焚燒堆燃料循環(huán)的平準化發(fā)電成本的影響。
　　質(zhì)量流分析結(jié)果如下:與一次通過式燃料循環(huán)方式相比，本文所建立的共生系統(tǒng)的燃料循環(huán)可減少:(1)天然鈾累積需求

4、量約35％，(2)乏燃料累積量約98％，(3)超鈾核素累積量約93％，(4)钚累積量約92％，(5)次錒系核素累積量約99％。這些結(jié)果表明FDS-SFB燃料循環(huán)系統(tǒng)可在一定程度上節(jié)約天然鈾需求量，并且大幅度地減少乏燃料累積量，從而減輕核電發(fā)展對環(huán)境的影響。質(zhì)量流的靈敏性分析結(jié)果初步表明:在所選的參數(shù)范圍內(nèi)，主要輸入?yún)?shù)變化對分析結(jié)果幾乎無影響。FDS-SFB燃料循環(huán)的平準化發(fā)電成本為34.43mills/kWh，比一次通過式燃料循環(huán)貴了