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CAS OpenIR  > 中科院上海应用物理研究所2011-2017年  > 学位论文
题名:
2MW液态钍基熔盐实验堆气载放射性流出物辐射环境影响分析
作者: 吕晓雯
学位类别: 博士
答辩日期: 2016
授予单位: 中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
导师: 夏晓彬
关键词: 熔盐堆 ; TMSR-LF1 ; 源项分析 ; 近场扩散模拟 ; 辐射环境影响分析
中文摘要: 熔盐堆在第四代反应堆中是唯一一个采用液态燃料的堆型,具有安全性、良好的经济性、可持续性和防核扩散性等众多优点。中国科学院于2011年启动钍基熔盐核能系统战略性先导科技专项的研究,2MW液态钍基熔盐实验堆(TMSR-LF1)是研究的堆型之一。在反应堆运行时不可避免地会伴随着放射性流出物的释放,熔盐堆由于采用无水冷却,因此其流出物以气态放射性核素为主。气载放射性流出物在环境介质中进行扩散迁移并通过呼吸、浸没、食入等途径摄入到人体内,对人体产生辐射影响,因此需要开展核设施气载放射性流出物辐射影响分析的研究。根据第四代反应堆的先进性,并依据《研究堆安全分类(试行)》提出的功率在500kW~10MW研究堆的安全特性,2MWth TMSR-LF1气载放射性辐射环境影响评价关注的区域侧重于近场范围内。结合上述2MWth TMSR-LF1的特点,本文首先计算了正常运行和假想事故情况下的环境释放量;其次基于环境释放量进行放射性活度浓度计算,其中分别采用计算流体力学(CFD)方法和高斯烟羽模型进行近场和远场的气载放射性流出物扩散模拟;最后根据ICRP推荐的各照射途径下的剂量计算模型评估工作人员以及公众的受照剂量。本研究可以为场址评价、辐射防护设计、核应急计划等提供参考依据。本文的结构以及主要内容如下:第一章,引言。首先介绍熔盐堆以及气载放射性流出物辐射环境影响分析的发展状况。着重介绍对比现有的大气扩散模型,并分析各扩散模型的适用范围及优缺点。第二章,气载放射性核素环境释放量分析。环境释放源项是进行环境影响分析的基础和前提,其准确性直接影响到计算结果的可靠性。针对熔盐堆可在线处理特点,根据TMSRLF1堆芯结构和物理参数建立堆芯模型,采用添加在线移除功能的SCALE 6.1软件计算了堆芯气载放射性核素产额;然后结合气载放射性核素在反应堆内的迁移行为,分析正常运行情况以及假想事故情况下的环境释放量。第三章,气载放射性流出物远场扩散数值计算。针对TMSR-LF1气载放射性流出物在场外的扩散迁移采用修正的高斯烟羽模型进行分析。分析不同参数及修正方式对高斯烟羽扩散模型的影响程度与范围,并选取源强耗损、指数风廓线、地面粗糙度等修正方式计算正常运行以及假想事故两种情况下的场外放射性核素活度浓度。为后续不同受照群体的辐射照射剂量评估提供依据。第四章,气载放射性流出物近场扩散数值计算。由于近场环境受建筑物、地形的影响,传统的高斯烟羽模型具有一定的局限性,因此借鉴城市街区污染物扩散模拟研究情况,采用CFD方法开展近场扩散数值模拟研究。对比CFD方法和高斯烟羽模型两种方法在没有建筑物情况下计算得到的大气弥散因子表明,受两种方式烟羽抬升高度和水平、垂直方向的扩散情况不同的影响,相同位置处高斯烟羽模型计算得到的结果均小于CFD方法,进一步验证了在近场范围内高斯烟羽模型的局限性。采用CFD方法分析了烟囱高度、风速、风向等因素对场区范围内大气弥散因子分布的影响,结果表明场区范围内地表附近的大气弥散因子随着风速增大而增大;放射性核素易在建筑物迎风侧以及背风侧出现浓度集聚现象,烟囱高度越低,集聚现象越显著。基于上述结果计算场区范围内不同运行工况下地表附近放射性核素活度浓度。第五章,气载放射性流出物的辐射照射剂量分析。基于上述计算得到正常以及事故情况下近场、远场放射性核素浓度分布情况,并根据ICRP推荐的各照射途径下的剂量计算模型评估工作人员和公众的受照剂量,分析主要受照途径以及照射核素。正常运行情况下工作人员考虑的受照途径有空气吸入、烟羽浸没以及地面沉积;公众的受照途径则在工作人员的基础上增加食入引起的内照射。事故情况考虑不同受照群体在空气吸入以及烟羽浸没两种照射途径下的累积照射剂量。第六章,总结与展望。总结本论文主要研究成果,并提出未来可以改进的地方。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/26076
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作者单位: 中国科学院上海应用物理研究所

Recommended Citation:
吕晓雯. 2MW液态钍基熔盐实验堆气载放射性流出物辐射环境影响分析[D]. 中国科学院研究生院(上海应用物理研究所). 2016-01-01.
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