熱堆中添加MA核素的嬗變研究.pdf

1、核電站向人類提供大量電力的同時也帶來了不少環(huán)境和社會方面的問題,其中最能引起公眾關(guān)注,同時也是最需要解決的問題是如何妥善處置核電站乏燃料中含有的大量的長壽命高放射性廢物。長壽命高放射性廢物主要包括長壽命裂變產(chǎn)物(LLFP)和镎、镅、鋦等次錒系核素(MA),它們需要經(jīng)過上萬年的衰變才能消除放射性危害。因此妥善解決長壽命高放射性廢物的處置問題是大力發(fā)展核能的重要條件之一。
　　 分離-嬗變技術(shù)(Partitioningand Tra

2、nsmutationoflong-livednuclides)被認為是最好的處理核廢料的方法,它可以分離乏燃料中的钚、鈾等可再次循環(huán)利用核素以及長壽命放射性核素。分離出的長壽命放射性核素可以通過嬗變技術(shù)將其轉(zhuǎn)變?yōu)槎虊勖蚍€(wěn)定核素,從而消除長壽命核素的長期放射性危害。熱中子堆是國內(nèi)外最為成熟的堆型,我國目前投入商業(yè)運行的主要的堆型也是熱堆,并且MA核素具有較大的熱中子俘獲和裂變截面,因此開展熱中子堆嬗變MA核素的研究在我國具有重要的意義,

3、研究熱中子堆嬗變MA核素的效率及可行性是本文的主要內(nèi)容,在此基礎上我們還提出了采用高通量熱中子堆嬗變MA核素的方法。
　　 本文采用MCNP程序搭建了壓水堆、快堆和高通量熱中子堆模型,對各個堆芯的中子物理特性做了詳細的分析;研究了堆芯中添加MA核素后,堆芯反應性等中子物理特性的變化,并做了對比分析;分析計算了MA核素在壓水堆和高通量熱中子堆中經(jīng)過照射后的俘獲消失率以及裂變消失率,分析說明了堆芯的嬗變能力。
　　 研究結(jié)果

4、顯示:MA核索對熱堆(壓水堆、高通量熱中子堆)的中子物理性能有很大影響,會引起堆芯反應性的下降,為使堆芯臨界必須大幅度提高燃料的富集度;MA核素還會引起堆芯熱中子通量的下降。經(jīng)過分析計算MA嬗變棒在壓水堆中經(jīng)過300天照射后,MA核素的消失量很大,但主要是通過俘獲中子轉(zhuǎn)變成其他超鈾核素,如Pu-238等,而非通過裂變轉(zhuǎn)換成其他穩(wěn)定和低放射性核素;MA在高通量熱中子堆中的輻照研究顯示,高通量熱中子堆具有很高的嬗變效率,雖然MA核素在高通量