当今研究几个热点问题

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1、中国原子能科学研究院2010年1月12010-1-27目录•裂变反应堆物理研究的基本情况•新一代轻水堆物理数值计算理论和方法（NGM)•MC方法在核设计中应用的新趋势•反应性测量与核电站换料启动技术•乏燃料密集储存与燃耗信任制技术•研究实验堆与反应堆物理研究•结束语22010-1-27引言•核能的发展和和平利用是20世纪科技史上最杰出的成就之一，是人类征服自然过程中的一项重大突破，对人类社会的可持续发展产生了深远的影响。•今天人类已拥有大规模利用核能的能力，核电站的发展相当迅速，已被公认为一种经济、安全、可靠

2、、干净、可持续发展的能源。核能将继续扮演越来越重要的角色。32010-1-27目的42010-1-27什么叫反应堆物理？•核反应堆---用来启动、维持和控制自持链式反应的装置。因最初的链式反应装置用石墨砖作为慢化剂堆砌而成而得名（Pile)。•后虽采用水或重水为慢化剂甚至无慢化剂，然一直沿用这个名称（如快堆、聚变堆）。意思是核反应器（Reactor），也有称核反应炉。•广义上讲，应包括裂变堆、聚变堆和裂变聚变混合堆。但目前一般指裂变堆。52010-1-27核反应堆的结构及组成1、燃料及燃料组件2、慢化剂3、冷

3、却剂4、控制棒及驱动机构5、其它组件，可燃毒物、中子源、阻力塞组件等6、反射层7、压力容器及堆内构件8、辐射屏蔽9、中子通量及其它参量的测量仪器大部分反应堆将燃料、冷却剂、慢化剂布置成非均匀，称为栅格。反射层以内称为堆芯或活性区。6反应堆原理结构示意图2010-1-27什么叫反应堆物理？•中子物理性能是反应堆最主要的性能之一。若堆内中子链式反应不能自持，它就完全不能工作，也就不成其为反应堆。研究反应堆中子物理性能的科学称为反应堆物理。72010-1-27什么叫反应堆物理？•堆物理在反应堆科技领域中有重要的地位

4、，它与反应堆燃料元件、热工水力、机械结构、控制等共同构成反应堆科学技术体系。有人说，反应堆物理设计是反应堆工程设计的核心。•反应堆物理研究和设计的本质就是探索中子在堆内和核燃料循环装置中的分布规律，如临界特性、中子注量率分布、功率分布及随时间变化特性等，从而获得核能利用更好的经济性和更高的安全性。82010-1-27什么叫反应堆物理？•反应堆物理研究贯穿整个反应堆工程项目的始终，从概念设计、方案设计，到工程设计（分初步设计和施工设计），到调试运行，直至卸料。–概念设计、方案比较阶段，堆的临界质量、反应性、燃耗

5、等物理性能与堆的燃料元件、结构材料、堆芯布置、堆的热工水力参数、屏蔽和控制性能等都有密切的关系，因此，堆物理研究起着关键作用。92010-1-27什么叫反应堆物理？•工程设计阶段，同样需要先确定堆物理参数（临界参数、功率分布、动态参数、控制特性、屏蔽性能），随后才能进行热工水力分析和安全分析，随后才能进行机械结构设计，加工采购设备。当然该阶段我们最关心的物理参数是功率分布和中子注量率分布。•调试运行阶段，调试运行的第一步是物理启动，首先要对物理性能进行测量，确定各种特性，校核设计参数，从而保证堆安全有效运行，

6、也为优化完善设计提高性能奠定基础。102010-1-27什么叫反应堆物理？•运行阶段（包括启堆、停堆），燃料燃耗研究和堆动态特性研究成为重点。延长换料周期，提高平均卸料燃耗，从而降低发电成本。启堆停堆过程中堆的反应性变化等动态特性是我们应该重点关注的。•乏燃料储存、运输及后处理阶段，临界安全问题研究成为重点。112010-1-27什么叫反应堆物理？•揭示中子分布和变化规律的数学工具就是波尔兹曼方程或中子输运方程，该方程是一个线性的微分-积分方程，涉及中子的能量、位置和运动方向及时间7个自变量。•理论核反应堆物

7、理---通过中子输运理论，使用中子与原子核相互作用微观截面，借助计算机等工具进行物理研究。•实验核反应堆物理---建立模拟实验装置对物理特性进行实际测量并对测量结果加以分析解释而进行研究。122010-1-27什么叫反应堆物理？•自1940年费米等人建造世界上第一座反应堆开始，理论堆物理研究大致经历了两个阶段：–上世纪70年代前，扩散近似（当然，早期也经历了四因子公式、年龄近似等更简单模型），精度较差，计算速度较慢–上世纪80年代至今，随着计算机技术和数值计算方法的飞速发展，使得采用输运近似称为可能，比较精确

8、，计算速度较快。132010-1-27什么叫反应堆物理？•实验反应堆物理研究大致也可分为两个阶段：–上世纪70年代前，实验反应堆物理研究占主导地位阶段（相对理论研究）•微观截面数据不全（甚至保密）、计算手段落后，精度较低，计算模型近似很多（如四因子公式）142010-1-27什么叫反应堆物理？•主要用于研究特殊复杂新装置阶段（新堆型、多维时空动态问题、新燃料循环）–微观数据逐渐齐全精确–计算手段不断