【摘 要】
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聚变驱动次临界堆是利用聚变高能中子实现核燃料增殖、高放锕系核素和裂变产物嬗变以及热量产出多用途的反应堆。反应堆内核燃料和核废料随时间的变化是聚变驱动次临界堆设计
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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聚变驱动次临界堆是利用聚变高能中子实现核燃料增殖、高放锕系核素和裂变产物嬗变以及热量产出多用途的反应堆。反应堆内核燃料和核废料随时间的变化是聚变驱动次临界堆设计的关键研究内容。因聚变驱动次临界堆的几何结构复杂,各向异性强烈,并且能谱跨度大而且变化剧烈,基于扩散方法、一维/二维输运计算方法的反应堆燃耗计算程序难以满足聚变驱动次临界堆燃耗分析的精确度要求。为此,本文在充分调研和分析现有燃耗分析方法的基础上,提出了分别基于蒙特卡罗法三维粒子输运程序和离散纵标法输运程序与指数欧拉法燃耗程序耦合的三维燃耗计算方法,实现聚变驱动次临界堆精确三维燃耗分析。
本文通过对该两种三维燃耗计算方法的深入研究,发展了基于蒙特卡罗三维输运程序MCNP与指数欧拉法燃耗计算程序FISPACT自动耦合的三维燃耗耦合程序MFBum,以及离散纵标法三维输运程序TORT与燃耗程序FISPACT耦合的燃耗程序TFBurn。程序利用Bondarenko共振自屏修正方法进行输运燃耗截面修正,使用多种温度的输运燃耗截面数据库来解决多普勒效应,可以实现复杂三维模型、富锕系核素材料、大跨度复杂能谱情况的精确三维燃耗计算。
本文采用了国际原子能机构(IAEA)发布的加速器驱动次临界堆(ADS)基准例题以及经济发展与合作组织核能机构(OECD/NEAl)发布的ADS基准例题对两种程序分别进行了校验,验证了方法与程序的正确性。最后,本文针对FDS团队提出的聚变驱动次临界堆FDS-WT的三维输运燃耗分析,为FDS-WT三维设计提供了重要的参考信息,并进一步验证了两种方法与程序在实际应用中的有效性。
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