加速器驱动次临界钍焚烧堆中子学初步研究

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1、UniversityofScienceandTechnologyofChina硕士学位论文加速驱动次临界钍焚洗堆中子学初步研光论文题目專原野作者姓名枯科学与技术学科专业导师姓名二一五年五月完成时间硕士学位论文加速器驱动次临界钍焚烧堆中子学初步研究作者姓名：李原野学科专业：核科学与技术导师姓名：蒋洁琼副研究员刘超副研究员完成时间：二一五年五月五日UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster'sdegreePreliminaryNeutronicsDesig

2、nandAnalysisforAcceleratorDrivenSubcriticalThoriumBurningReactorAuthor'sName：：：中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人己经发表或撰写过的研宄成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：签字日期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论

3、文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。公幵口保密（年）作者签名：导师签名签字日期签字日期摘要摘要钍基核能具有资源储量丰富、燃料增殖能力较强、超铀物质生成量少、防止核扩散能力强等优点，成为未来核能发展的重要方向。由于钍燃料中不含易裂变核素，不能直接在现有的反应堆中使

4、用（需要易裂变驱动燃料），目前还未能实现大规模有效利用。加速器驱动次临界系统（由于依靠外源中子驱动、运行在次临界状态，具备中子能谱硬、中子余额多等特点，适合装载钍燃料运行。结合钍燃料与加速器驱动次临界系统的优势，本文开展了加速器驱动次临界钍焚烧堆（概念设计研究，并进行了中子学方案的设计和分析工作。本文根据的总体定位，从安全裕度、能量产出、质子束流流强和燃耗深度等方面提出了中子学设计的原则与目标。在调研分析国内外相关研究基础上，从散裂靶、燃料、冷却剂、结构材料和堆芯布局等方面，给出了以钍钚混合氧化物为燃料，液态铅铋作为冷却剂，钢作为

5、包壳材料和结构材料，初始有效增殖因数为的初步概念方案，使用超级蒙特卡罗核计算仿真软件系统从核燃料易裂变物质份额、燃料区高度与半径比和径向反射层厚度方面开展了中子学优化工作。针对中子学方案，从燃耗情况、反应性系数、燃料循环管理三方面开展分析，初步结果表明：设计实现了稳定焚烧钍产能的设计目标，有望实现稳定的钍铀自持焚烧，并具有长寿命次锕系物质生成量低、固有安全性良好等特点。设计可以考虑作为钍基核能利用一个富有吸引力的途径。关键词：加速器驱动次临界反应堆钍中子学本论文工作是在国家自然科学基金（编号和的资助下进行的。AbstractABS

6、TRACTFeaturedwithrichreserve,goodfuelbreedingcapability,lesstransuranicproduction，目录目录第一章引言研宄背景钍基核能的研究历史及特点钍基核能研究历史钍基核能的特点加速器驱动次临界堆钍利用的现状及特点加速器驱动次临界堆的发展现状钍燃料加速器驱动次临界堆的研究现状加速器驱动次临界堆钍利用的特点本文研究的意义及主要内容第二章加速器驱动次临界堆钍焚烧原理加速器驱动次临界堆原理散裂靶物理次临界堆产能与控制钍焚烧原理钍裂变核反应钍铀转换链与寄生反应在快谱下的钍燃

7、料中锕系核素平衡现象小结第三章钍焚烧堆物理初步概念设计初步概念设计概述设计原则与目标软件与数据库中子学分析程序和数据库介绍相关基准例题校验情况次临界堆初步方案设计散裂靶设计目录核燃料设计其他材料设计选择堆芯布局设计中子学方案设计优化核燃料易裂变物质份额优化燃料区高度与半径比优化径向反射层厚度优化中子学设计方案、第四章初步中子学分析燃耗分析寿期初末主要中子学参数比较次临界度随燃耗变化分析燃料核素组分分析锕系核素裂变份额分析反应性系数初步计算分析反应性系数计算方法反应性系数计算结果燃料循环管理分析第五章总结和展望总结论文特色与创新展望

8、参考文献在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果硕士在读期间参与项目情况第一章引言第一章引言研究背景能源是经济社会发展的重要物质基础。能源对现在社会的重要意义己经不仅局限于人们日常生活、交通运输以及工业生产活动的范畴，在粮食生产食品加工，环境及地