超临界水堆mox燃料物理热工特性的研究

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1、ClassifiedIndex：TL371U．D．C：621ThesisfortheMasterDegreeinEngineeringResearchonNeutronicandThermalCharacteristicsofMOXFuelinSupercriticalWaterCooledReactorCandidate：Supervisor：School：DateofDefence：Degree--Conferring--Institution：SUNCanhuiProf．ZHOUTaoSchoolofNuclearScienceandEngineeri

2、ngMarch，2012NorthChinaElectricPowerUniversity华北电力大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《超临界水堆MOX燃料物理热工特性研究》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：孙岫蜂日期：矽J婢之月培日华北电力大学硕士学位论文使用授权书《超临界水堆MOX燃料物理热工特性研究》

3、系本人在华北电力大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于(请在以上相应方框内打“4”)：保密口，在年解密后适用本授权书不保密吖作者签名：导师签名：日期：2,oJz年弓月≯譬目Et,uO]：矽，1，年专月-4日摘要为了满足新阶段核电市场更高

4、的要求，新一代的核电机组需要在可持续性、经济性、安全稳定性、防核扩散性等方面进行较大的改进提升。本世纪初，多个核能先进国家共同成立了第四代核能系统国际论坛(GenerationIVIntemationalForum，GIF)，选定了六种设计作为第四代核电站概念堆系统。超临界水堆(SupercriticalWaterCooledReactor，SCWR)是其中唯一的水冷堆，具有结构简化、经济性高等优点。MOX燃料是混合氧化燃料(mixed．oxide)的简写，目前常用的是由U02和Pu02混合构成的氧化铀钚燃料。使用MOX燃料，可以提高燃料利用率，减少核废物处

5、理量，降低处理费用。同时可以防止核扩散，维护世界和平。在超临界水堆中使用MOX燃料，既可以得到较高的热效率，同时增加了燃料利用率。应该在反应堆设计中考虑这两者的搭配。然而，MOX燃料与U02燃料在性能上有部分差异。为了反应堆的运行安全，需要对超临界水堆使用MOX燃料的情况进行严格的分析与验证。通过建立计算分析平台DRAGON+SCAC，对特定超临界水堆设计使用MOX燃料条件下的功率分布、中子能谱、反应系数、增殖因子、工质温度分布、燃料温度分布、不同水棒结构的影响等物理热1性能进行了计算。并与使用U02燃料的情况进行对比分析，得到超临界水堆中使用MOX燃料与使

6、用U02燃料，对反应堆性能影响的异同。使用MOX燃料有比使用U02燃料更硬的能谱；更深的燃耗深度；更高的径向功率不均匀因子：更好的慢化剂温度负反应性；更高的燃料中心温度；更低的冷却剂出口温度；更低的燃料包壳温度。且随着MOX燃料中Pu02含量的增加，燃耗深度会增加，慢化剂温度负反应性会减小。使用Pu02含量相同的MOX燃料时，武器级钚比反应堆级钚有更高的径向功率不均匀因子，更深的燃耗和更低的慢化剂温度负反应性。通过分析以上异同的原因，提出适用于MOX燃料的新的改进组件设计。经过计算，新的改进组件设计较参考设计组件有较硬的能谱，更低的组件径向功率分布。并可以经

7、过适当的参数设置，达到与参考组件设计相同的冷却剂出口参数，以及更低的燃料中心温度和燃料包壳温度。通过对超临界水堆中MOX燃料的使用进行初步计算，对比分析了与使用U02燃料的异同。根据分析结果提出新的改进组件。采用新的改进组件，Ⅱj．以提高使用MOX燃料的超临界水堆的安全性能。对今后的研究具有一定的参考价值。关键词：超临界水堆；MOX燃料；U02燃料；物理热工特性；组件改进AbstraetAbstractInordertomeetthehigherdemandofthenuclearpowermarket，anewgenerationofnuclearpowe

8、runitsneedlargeimprovement