釷基堆自持循環(huán)及熱工特性研究.pdf

1、能源問題是人們最關(guān)注的問題之一。隨著核能事業(yè)的快速發(fā)展，對核燃料鈾的需求將越來越大，但天然鈾的資源非常有限。釷作為可轉(zhuǎn)化為核燃料的資源，是一種核能發(fā)展的潛在資源。日本福島核電事故引發(fā)了全球?qū)穗姲踩P(guān)注。與鈾燃料循環(huán)相比，釷燃料積累的裂變產(chǎn)物毒性低且產(chǎn)生的長壽命錒系元素在數(shù)量上少;防核擴(kuò)散能力更強(qiáng);232Th俘獲中子形成的233U具有良好的中子性能，具有較高的轉(zhuǎn)換比。因此，使用釷燃料可以降低核廢物處理費(fèi)用，同時(shí)可以解決核燃料短缺問題等。

2、
　　在TACR1000(Thorium Advanced CANDU Reactor)使用釷燃料，既可以實(shí)現(xiàn)釷鈾自持循環(huán)，同時(shí)也節(jié)省了鈾燃料。因此，在反應(yīng)堆設(shè)計(jì)中可以考慮混合使用釷燃料和鈾燃料。但是，釷燃料與鈾燃料在性能上有差異，為了實(shí)現(xiàn)釷鈾自持循環(huán)，同時(shí)保證反應(yīng)堆能夠安全運(yùn)行，需要對TACR1000使用釷燃料的情況進(jìn)行研究和分析。
　　以TACR1000的CANFLEX43根燃料元件的燃料棒束為研究對象，其中第2圈和中心

3、棒放置ThO2燃料元件，第3圈和最外圈放置稍加濃縮鈾燃料元件(SEU)作為驅(qū)動(dòng)燃料。設(shè)計(jì)了4種233U富集度不同的驅(qū)動(dòng)方案。通過DRAGON程序及建立的熱工模型，對四種方案的燃料棒束柵元物理熱工特性及冷卻劑平均溫度進(jìn)行敏感性分析研究。得到了在TACR1000反應(yīng)堆中實(shí)現(xiàn)釷鈾自持循環(huán)的較合理的驅(qū)動(dòng)方案:富集度為1.4％時(shí)，其換料燃耗為16MWd/kg;233U增量為5.9872g;最高包殼表面溫度為371℃;最高燃料芯塊中心溫度為1830