用于壓水堆嬗變MA的IMF燃料中子學特性研究.pdf

1、目前國內核電站主要使用的是UO2燃料，給我國提供大量5電力的同時也產(chǎn)生了大量含有長壽命高放射性廢物的乏燃料。長壽命高放射性廢物主要由長壽命裂變產(chǎn)物（LLFP）和镎、镅、鋦等次錒系核素（MA）組成。而 LLFP和MA主要是由 U，Pu核素發(fā)生中子俘獲反應生成的。如何妥善處置與減小它們產(chǎn)生的危害是核能發(fā)展過程中的重要問題。
　　IMF燃料（惰性基質燃料）是由PuO2與惰性基質組成的(本文研究的是由麻省理工大學提出的PuO2-ZrO2-

2、MgO和PuO2-ThO2兩種惰性基質)，由于其中不含有U核素，在焚燒Pu的同時還減少了核反應過程中產(chǎn)生的Pu，具有較好的超鈾核素(TRU)銷毀能力，是現(xiàn)在廣泛研究的新型核燃料之一。熱中子堆是目前國內最成熟、應用最廣泛的堆型，而 MA具有較大的熱中子俘獲截面與裂變截面，有文獻表明在CANDU堆內采用混有MA的IMF燃料，可實現(xiàn)60％的MA嬗變率。由于MA具有顯著不同于U、Pu的中子學特性，它的加入將對IMF燃料堆芯物理參數(shù)產(chǎn)生影響。探尋

3、IMF燃料中MA添加量的允許上限是實現(xiàn)熱堆嬗變MA的一個關鍵問題。因此研究MA在裝載IMF燃料的熱堆中的嬗變具有重要的意義。
　　本文選取普通PWR燃料柵格與燃料組件作為研究對象，用MC方法比較研究 IMF燃料柵格與 UO2、MOX燃料柵格的中子學特性與不同燃料成分的IMF燃料柵格的中子學特性及可行區(qū)間，以及MA加入IMF燃料柵格與17×17燃料組件后對其中子學參數(shù)（無限增殖系數(shù)，燃料溫度系數(shù)，慢化劑溫度系數(shù)）的影響。
　　

4、研究表明，IMF燃料比UO2和MOX燃料有更硬的中子能譜，且MA的加入會引起燃料反應性的下降，因此在壓水堆中嬗變MA需要提升燃料的富集度。并且PuO2體積份額更大的IMF燃料的kinf隨著MA加入的增多降低的相對小;加入MA的IMF燃料符合對燃料溫度系數(shù)為負的要求，其中Pu-Th混合氧化物IMF燃料由于其H/HM較小，共振能區(qū)中子通量較大，而MA的加入拓寬了其共振能區(qū)，加強了共振吸收效應，因此其燃料溫度系數(shù)隨 MA加入的增大而更負;加入