田文喜-近代物理研究所.ppt

* * 核反应堆中的行波，又称为增殖-燃耗波，它是指中子通量、核子密度及功率分布在燃料中呈波形分布，并可自发移动并且保持波形不变。 行波堆堆芯可以分成三个部分：新燃料区，燃烧区和乏燃料区。在燃烧区，裂变材料进行燃烧并且产生中子和能量，在燃烧区前侧产生的多余中子将进入新燃料区，将周围可转化核素转化易裂变核素，当达到一定的浓度后，开始燃烧新产生的易裂变材料；新燃料区的无限介质倍增因子被设计成小于1，随着燃烧而逐渐增大直到大于1，燃烧区逐渐向新燃料区移动。 目前大部分的行波堆概念设计采用了CANDLE燃耗策略，行波沿燃料棒轴向分布且自发缓慢移动，这就像点燃的蜡烛一样，沿蜡烛轴向逐节燃烧。 * 核反应堆中的行波，又称为增殖-燃耗波，它是指中子通量、核子密度及功率分布在燃料中呈波形分布，并可自发移动并且保持波形不变。 行波堆堆芯可以分成三个部分：新燃料区，燃烧区和乏燃料区。在燃烧区，裂变材料进行燃烧并且产生中子和能量，在燃烧区前侧产生的多余中子将进入新燃料区，将周围可转化核素转化易裂变核素，当达到一定的浓度后，开始燃烧新产生的易裂变材料；新燃料区的无限介质倍增因子被设计成小于1，随着燃烧而逐渐增大直到大于1，燃烧区逐渐向新燃料区移动。 目前大部分的行波堆概念设计采用了CANDLE燃耗策略，行波沿燃料棒轴向分布且自发缓慢移动，这就像点燃的蜡烛一样，沿蜡烛轴向逐节燃烧。 * 核反应堆中的行波，又称为增殖-燃耗波，它是指中子通量、核子密度及功率分布在燃料中呈波形分布，并可自发移动并且保持波形不变。 行波堆堆芯可以分成三个部分：新燃料区，燃烧区和乏燃料区。在燃烧区，裂变材料进行燃烧并且产生中子和能量，在燃烧区前侧产生的多余中子将进入新燃料区，将周围可转化核素转化易裂变核素，当达到一定的浓度后，开始燃烧新产生的易裂变材料；新燃料区的无限介质倍增因子被设计成小于1，随着燃烧而逐渐增大直到大于1，燃烧区逐渐向新燃料区移动。 目前大部分的行波堆概念设计采用了CANDLE燃耗策略，行波沿燃料棒轴向分布且自发缓慢移动，这就像点燃的蜡烛一样，沿蜡烛轴向逐节燃烧。 * 这里给出了泰拉能源的行波堆研发设计团队组成示意图。 泰拉能源负责项目统筹和核岛设计。 * * * 田文喜 设计工具开发及验证 NEA VVER-1000 LEU 组件基准题的验证 LEU组件简图及1/6组件编号 * 田文喜 设计工具开发及验证 NEA VVER-1000 LEU 组件基准题的验证 k ∞及U-235核子密度随燃耗的变化 * 田文喜 设计工具开发及验证 NEA VVER-1000 LEU 组件基准题的验证 U-238及Pu-239核子密度随燃耗的变化 由基准题结果可见，本耦合系统对k ∞及主要核素的计算结果是可靠的，可用于压水堆的燃耗计算。 * 田文喜 目录 1 项目研究内容及目标 TWR研究背景及现状 主要研究工作进展 结论及后续工作计划 1 3 设计工具开发及验证 轴向倒料行波堆初步设计 径向倒料行波堆设计 热工水力设计和安全分析研究 2 3 4 2 3 4 * 田文喜 轴向倒料行波堆初步设计 总体介绍 设计目标：拟通过该堆芯，验证轴向钠冷行波堆的可行性；研究钠冷行波，行波特性，增殖比，堆芯的热工水力特性。 设计手段：通过课题组开发的输运燃耗耦合系统(MCORE)，对行波堆进行物理计算，采用课题组开发的子通道程序(SACOS-Na)进行堆芯热工水力计算。 燃料循环：采用U-Pu循环，鉴于MCORE具有计算Th-U循环的能力，后续将开展Th-U循环相关研究。 设计了2000MWth轴向倒料式钠冷行波堆。 * 田文喜 基本堆芯参数 功率 2000MWth 工作温度 360℃/530℃ 燃料类型 N15富集铀 包壳类型 HT-9 冷却剂 钠 屏蔽层材料 不锈钢 堆芯高度/cm 300 堆芯半径/cm 125 启堆区高度/cm 60 反射层厚度/cm 50 轴向倒料行波堆初步设计 * 田文喜 组件及堆芯结构 堆芯共199个燃料组件 外围布置屏蔽组件 共127个棒位 芯块直径11mm 包壳厚度0.4mm 燃料棒直径12mm 棒间距14.4mm 外套管壁厚2.5mm 外套管对内边距161mm 轴向倒料行波堆初步设计 * 田文喜 1D计算结果 功率随燃耗的轴向分布 中子通量随燃耗的轴向分布 经过一定燃耗步以后，功率分布及中子通量分布以固定形状沿轴向移动。 轴向倒料行波堆初步设计 * 田文喜 轴向倒料行波堆初步设计 1D计算结果 U238核子密度随燃耗的轴向分布 U235核子密度随燃耗的轴向分布 经过一定燃耗步以后，U235和U238分布以固定形状沿轴向移动。 * 田文喜 1D计算结果 轴向倒料行波堆初步设计 Pu239核子密度随燃耗的轴向分布 增