核燃料中添加锕系元素对反应堆的影响

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1、第３２卷第３期核科学与工程Ｖｏｌ．３２Ｎｏ．３２０１２年９月ＮｕｃｌｅａｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｅｐ．２０１２核燃料中添加锕系元素对反应堆的影响王凯１，刘滨１，胡文超１，黄礼明１，赵伟１，屠荆２，朱养妮２（１．华北电力大学核科学与工程学院，北京１０２２０６；２．西北核技术研究所，陕西西安７１００２４）摘要：文章的主要目的是研究核燃料中添加ＭＡ后对不同堆型的影响以及各种堆型嬗变ＭＡ的可行性。本文采用ＭＣＮＰ４Ｃ程序进行模拟，结果显示核燃料中添加ＭＡ后对不同的堆型产生不同程度的影响，相

2、对于快堆而言，热堆的反应性、中子通量以及中子能谱受ＭＡ的影响很大。研究表明快堆和高通量热中子堆在嬗变ＭＡ核素方面具有很高的研究价值。关键词：核反应堆；分离－嬗变；锕系元素；ＭＣＮＰ中图分类号：ＴＬ３２文章标志码：Ａ文章编号：０２５８－０９１８（２０１２）０３－０２０５－０７Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｔｏｔｈｅｎｕｃｌｅａｒｒｅａｃｔｏｒａｆｔｅｒｔｈｅａｃｔｉｎｉｄｅｎｕｃｌｉｄｅｓａｄｄｅｄｔｏｔｈｅｎｕｃｌｅａｒｆｕｅｌ１，ＬＩＵＢｉｎ１，ＨＵＷｅｎ－ｃｈａｏ１，ＨＵＡＮＧＬｉ－ｍｉｎｇ１，ＷＡＮＧＫａｉ１

3、，ＴＵＪｉｎｇ２，ＺＨＵＹａｎｇ－ｎｉ２ＺＨＡＯＷｅｉ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＮｕｃｌｅａｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｃｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１０２２０６，Ｃｈｉｎａ；２．ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＮｕｃｌｅａｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉａｎ，Ｓｈａｎｘｉ．７１００２４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅ，ｗｅｓｔｕｄｙｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｅａｃｔｏｒｓａｆｔｅｒｔｈ

4、ｅＭＡａｄｄｅｄｔｏｔｈｅｎｕｃｌｅａｒｆｕｅｌ，ａｎｄｗｅａｌｓｏｓｔｕｄｙｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆＭＡｔｒａｎｓｍｕｔａｔｉｏｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐｅｓｏｆｎｕｃｌｅａｒｒｅａｃｔｏｒ．ＷｅｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｒｅａｃｔｏｒｃｏｒｅｓｂｙＭＣＮＰ４Ｃｃｏｄｅ，ｏｕｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔａｆｔｅｒａｄｄｉｎｇｔｈｅＭＡｔｏｔｈｅｎｕｃｌｅａｒｆｕｅｌ，ｎｅｕｔｒｏｎｆｌｕｘａｎｄｎｅｕｔｒｏｎｓｐｅｃｔｒａｈａｖｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｆｆｅｃｔｓｉｎｔｈｅｄｉｆ

5、ｆｅｒｅｎｔｒｅａｃｔｏｒｃｏｒｅｓ．Ｉｎｃｏｎｔｒａｓｔｔｏｔｈｅｆａｓｔｒｅａｃｔｏｒ，ｔｈｅｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ，ｔｈｅｎｅｕｔｒｏｎｆｌｕｘａｎｄｔｈｅｎｅｕｔｒｏｎｅｎｅｒｇｙｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｒｅａｃｔｏｒａｒｅｓｅｖｅｒｅｌｙｉｍｐａｃｔｅｄａｆｔｅｒｔｈｅＭＡａｄｄｅｄｔｏｔｈｅｎｕｃｌｅａｒｆｕｅｌ．Ｏｕｒｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｆａｓｔｒｅａｃｔｏｒａｎｄｔｈｅｈｉｇｈｆｌｕｘｔｈｅｒｍａｌｒｅａｃｔｏｒａｒｅｐｒｏｍｉｓｉｎｇｉｎｔｒａｎｓｍｕｔａｔ

6、ｉｏｎｏｆＭＡｎｕｃｌｉｄｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｕｃｌｅａｒｒｅａｃｔｏｒ；ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇａｎｄｔｒａｎｓｍｕｔａｔｉｏｎ；ａｃｔｉｎｉｄｅｎｕｃｌｉｄｅ；ＭＣＮＰ随着人类对能源需求的加大以及煤炭、石受到人们的关注。核电站在向人类提供大量能油、天然气等化石燃料的日益减少，核电越来越量的同时也带来了众多的社会和环境问题。其收稿日期：２０１１－０６－２６；修回日期：２０１２－０３－１６基金项目：国家“８６３”计划资助项目（２００９ＡＡ０５０７０５）作者简介：王凯（１９８７—），男，山东潍坊人，

7、硕士，核科学与工程专业２０５中最受公众关注、最迫切需要解决的问题是如的对长寿命核废物管理的多种方法进行研究何处置核电站乏燃料中含有的大量的长寿命高等。俄罗斯９０年代初制定了核废物处理国家放射性废物。长寿命高放废物主要是镎、镅、锔计划，ＭＡ的嬗变是该计划的一部分，主要研究等次锕系核素（简称ＭＡ）和长寿命裂变产物如何在快堆中嬗变锕系元素。另外，俄罗斯也（简称ＬＬＦＰ），ＭＡ和ＬＬＦＰ要衰变数十万年增加了嬗变技术研究的投入，他们除了拥有在［１］才能达到天然铀的毒性水平。因此核能要想快堆方面的经验之外，在ＡＤＳ

8、的某些关键技术大力发展的重要条件之一是妥善解决长寿命高也处于世界领先水平，如Ｐｂ／Ｂｉ共熔体技术等。放废物的处置问题。目前处理核废物最常用的目前，我国核电处于大发展时期，ＭＡ等长是“一次通过”的方法，即将乏燃料直接进行地寿命放射性核素嬗变技术的研究刻不容缓，当［３］质深埋处置。但显然这种方法是不可取的，因前可提供中子源的嬗变设施包括热中子堆、［４］为乏燃料中仍含有大量可用燃料，将其与其他快中子堆和加速器驱动的次临界装置［５］废物一起处置，一