【摘 要】
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开展加速器驱动次临界堆(ADS)用于核废料嬗变研究对实现核能可持续发展具有重要意义。加速器驱动核废料嬗变次临界堆(ADS-NWT)是以高效嬗变核废料为主要目标的液态铅铋合金冷
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开展加速器驱动次临界堆(ADS)用于核废料嬗变研究对实现核能可持续发展具有重要意义。加速器驱动核废料嬗变次临界堆(ADS-NWT)是以高效嬗变核废料为主要目标的液态铅铋合金冷却ADS概念。本文针对ADS-NWT开展了中子学设计研究，考察该堆嬗变长寿命高放射性次锕系核素(MA)的能力，得到了一个高效嬗变MA的中子学方案。 首先，在调研分析国内外ADS嬗变研究发展历史和现状基础上，本文总结提出了ADS-NWT中子学设计目标与约束条件。ADS-NWT中子学的主要设计目标是在满足能量输出(Pth～1000MW)、安全裕度（keft≤0.98）、工程冷却能力限制（线功率密度峰值≤500W/cm）和结构材料辐照限值(快中子注量峰值≤4×1023n/cm2)等约束条件下，在尽可能长的换料周期时间内嬗变尽可能多的MA。 基于该设计目标，参考国际ADS嬗变示范堆概念设计方案，本文开展了ADS-NWT中子学方案设计。然后，使用大型集成中子学计算分析软件系统VisualBUS和混合评价核数据库HENDL，对燃料类型和燃料中MA/Pu比例进行了优化分析，得到了一个使用TRU弥散金属燃料的MA/Pu为7/3的嬗变堆芯方案。最后，研究了外源效应对ADS-NWT堆芯性能的影响，并以MA嬗变性能作为评价指标对散裂靶作了进一步的优化，最终得到了一个优化的ADS-NWT中子学方案。 研究表明，满足设计目标与约束条件下，ADS-NWT中子学方案一年可支持嬗变约19个1GWe压水堆产生的MA核废料(～650kg/a)，同时具有较高能量增益和良好固有安全性，所需质子束流流强较低且燃耗过程中束流流强较稳定保证了该方案具有一定的现实可行性。该方案对未来ADS嬗变示范堆方案设计具有一定参考意义。
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