基于MCNP5和ORIGEN2.1的熔盐堆燃料管理程序开发与应用研究
孙国民
学位类型博士
导师戴志敏
2016
学位授予单位中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
关键词熔盐堆 液态燃料 小型模块化堆 熔盐快堆 燃耗分析 燃料管理 Mcnp Origen
摘要熔盐堆采用液态熔盐作为燃料和冷却剂,是六种第四代先进核能系统之一,也是唯一采用液态燃料设计的先进反应堆系统,具有经济性好、固有安全性高、能够防核扩散等诸多优点,拥有良好的发展和应用前景。目前各国都积极开展熔盐堆研究,熔盐堆燃耗分析和燃料管理是一项重要的研究内容。一方面,液态燃料熔盐堆中的液态燃料熔盐在反应堆的一回路内循环流动;另一方面,可以进行在线添料和在线处理的操作。现有的针对传统固态燃料核反应堆的燃耗分析与燃料管理程序未考虑这些熔盐堆特性,无法适用于液态燃料熔盐堆的燃耗计算和燃料管理策略研究。因此,开发一个能够适用于液态燃料熔盐堆的燃耗分析和燃料管理程序并开展燃料管理策略及其燃耗特性研究,对于熔盐堆的工程设计、运行控制和安全分析都具有重要的理论意义和工程价值。本文基于蒙特卡罗中子输运程序MCNP5和点燃耗计算程序ORIGEN2进行熔盐堆燃耗分析和燃料管理程序开发。首先对MCNP5和ORIGEN2进行了简单介绍,然后针对程序开发中涉及到的重要物理参数的计算方法、重要物理问题的处理方式、耦合程序的结构流程及数据在程序中的保存与传递方式、耦合程序各个主要功能模块的具体实现方法和耦合程序针对液态燃料熔盐堆燃料流动及在线添料和在线处理功能的特殊处理等进行了系统介绍。根据这些理论和计算方法,完成了ARIES燃料管理程序的开发。然后,通过一个压水堆单燃料芯块栅元的燃耗基准题、一个快堆基准题和一个高燃耗深度的压水堆单燃料芯块栅元燃耗算例对其开展了基准题和算例的验证。验证结果表明,开发的ARIES燃料管理程序采用的模型和使用的方法是有效的、正确的,耦合程序能够适用于液态燃料熔盐堆燃耗计算和燃料管理策略研究。最后将ARIES燃料管理程序应用于一个小型模块化熔盐快堆和一个大型熔盐快堆的燃耗计算及燃料管理方案研究。结果显示,ARIES燃料管理程序的计算结果能够充分反映熔盐堆的燃料流动和在线添料与在线处理的特性。ARIES燃料管理程序有望在今后的革新型液态燃料熔盐堆和液态燃料熔盐实验堆物理设计中发挥重要作用。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/26078
专题中科院上海应用物理研究所2011-2018年
作者单位中国科学院上海应用物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
孙国民. 基于MCNP5和ORIGEN2.1的熔盐堆燃料管理程序开发与应用研究[D]. 中国科学院研究生院(上海应用物理研究所),2016.
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