超臨界水堆MOX燃料物理熱工特性研究.pdf

1、為了滿足新階段核電市場(chǎng)更高的要求，新一代的核電機(jī)組需要在可持續(xù)性、經(jīng)濟(jì)性、安全穩(wěn)定性、防核擴(kuò)散性等方面進(jìn)行較大的改進(jìn)提升。本世紀(jì)初，多個(gè)核能先進(jìn)國(guó)家共同成立了第四代核能系統(tǒng)國(guó)際論壇(Generation IV International Forum，GIF)，選定了六種設(shè)計(jì)作為第四代核電站概念堆系統(tǒng)。超臨界水堆(SupercriticalWater Cooled Reactor，SCWR)是其中唯一的水冷堆，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、經(jīng)濟(jì)性高等優(yōu)點(diǎn)

2、。MOX燃料是混合氧化燃料(mixed-oxide)的簡(jiǎn)寫，目前常用的是由U02和Pu02混合構(gòu)成的氧化鈾钚燃料。使用MOX燃料，可以提高燃料利用率，減少核廢物處理量，降低處理費(fèi)用。同時(shí)可以防止核擴(kuò)散，維護(hù)世界和平。
　　 在超臨界水堆中使用MOX燃料，既可以得到較高的熱效率，同時(shí)增加了燃料利用率。應(yīng)該在反應(yīng)堆設(shè)計(jì)中考慮這兩者的搭配。然而，MOX燃料與U02燃料在性能上有部分差異。為了反應(yīng)堆的運(yùn)行安全，需要對(duì)超臨界水堆使用MOX

3、燃料的情況進(jìn)行嚴(yán)格的分析與驗(yàn)證。
　　 通過(guò)建立計(jì)算分析平臺(tái)DRAGON+SCAC，對(duì)特定超臨界水堆設(shè)計(jì)使用MOX燃料條件下的功率分布、中子能譜、反應(yīng)系數(shù)、增殖因子、工質(zhì)溫度分布、燃料溫度分布、不同水棒結(jié)構(gòu)的影響等物理熱工性能進(jìn)行了計(jì)算。并與使用U02燃料的情況進(jìn)行對(duì)比分析，得到超臨界水堆中使用MOX燃料與使用U02燃料，對(duì)反應(yīng)堆性能影響的異同。使用MOX燃料有比使用U02燃料更硬的能譜;更深的燃耗深度;更高的徑向功率不均勻因子

4、:更好的慢化劑溫度負(fù)反應(yīng)性;更高的燃料中心溫度;更低的冷卻劑出口溫度;更低的燃料包殼溫度。且隨著MOX燃料中Pu02含量的增加，燃耗深度會(huì)增加，慢化劑溫度負(fù)反應(yīng)性會(huì)減小。使用Pu02含量相同的MOX燃料時(shí)，武器級(jí)钚比反應(yīng)堆級(jí)钚有更高的徑向功率不均勻因子，更深的燃耗和更低的慢化劑溫度負(fù)反應(yīng)性。通過(guò)分析以上異同的原因，提出適用于MOX燃料的新的改進(jìn)組件設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)計(jì)算，新的改進(jìn)組件設(shè)計(jì)較參考設(shè)計(jì)組件有較硬的能譜，更低的組件徑向功率分布。并可以