加速器驱动洁净核能系统中的核素平衡条件.pdfVIP

　第34卷第6期 原 子 能 科 学 技 术 Vol. 34 ,No. 6 　2000年11月 Atomic Energy Science and Technology Nov. 2000 加速器驱动洁净核能系统中的核素平衡条件 1 2 2 樊 　胜 ,赵志祥 ,丁大钊 ( 1 北京大学 技术物理系 ,北京　100871 ; 2 中国原子能科学研究院 核物理研究所, 北京　102413) ( ) 摘要 :对加速器驱动洁净核能系统 ADS 次临界堆内核素的转换进行了研究。研究结果表明 :ADS φ 14 - 2 - 1 具有充分利用核资源的可能性。次临界热堆只能工作在 1 ×10 cm ·s 的中子注量率下 , φ 15 16 - 2 - 1 (233 239 ) 快堆则在 = 10 ～10 cm ·s 下仍可稳定工作 ,且平衡时的易裂变核素 U 和 Pu 数目与 初始装料核素的比值远高于热堆的。ADS 中 ,外源中子可有效地将可裂变核素转换成易裂变核 素。为加速达到平衡 ,初始装料中加入少量233 U 及239 Pu 是一种可行的选择。 关键词 :加速器驱动洁净核能系统 ;核素转换 ; 中子注量率 中图分类号: TL411 + . 1 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 (2000) ( ) [1～4 ] 加速器驱动洁净核能系统 ADS 是目前国际上的一个研究热点 。其研究内容目前主 要集中在系统的物理和技术基础、系统的总体概念设计和相关的实验研究基地的建立等方 面[4～6 ] 。这一课题涉及加速器技术、堆物理、核物理、核化学、材料和辐射屏蔽等诸多学科。 从核物理角度来看 ,主要有以下 3 个方面的研究内容 :次临界堆内核素的燃耗演化行为的物理 研究、满足 ADS 设计需要的中子数据测量和评价以及多群常数的制作、中能质子和靶的相互 作用[7 ,8 ] 。 临界堆的中子通量直接关系着 ADS 中核素的转换。研究系统在稳定的核燃料(233 U 和 239 Pu) “贮备”情况下运行的次临界堆内易裂变核素的增殖、平衡条件与堆内中子注量率的关 系是重要的。同时 ,堆内中子注量率的提高使得放射性核素的“有效”半衰期缩短 ,有利于次要 ( ) ( ) 锕系核素 MA 和裂变产物 FP 的嬗变。 232 本工作根据 ADS 的特点 , 以 Th 和天然铀为初始装料 ,在不考虑装置的具体结构和元件 允许的燃耗深度等实际工程物理问题和装置内中子注量率稳定、分布均匀的假定下 ,就次临界 堆内不同中子能谱对堆内易裂变核素的增殖和平衡条件等系统的物理性质进行分析和比较。 1 　ADS 燃耗过程与计算方法 11 　计算方法 [9 ] 在稳定中子注量率下 , 由次临界反应堆内核素的全反应链 可知 :对于核素 A ,可能发生 收稿日期 ;修回