理工核反应堆物理分析反应性随时间课件.pptxVIP

1 核燃料重同位素随时间的变化 1.1重同位素燃耗链及裂变产物链;1.2重同 位素燃耗方程; 2 裂变产物中毒 2.1氙-135中毒 (启动; 停堆; 功率过渡;氙振 荡);2.2钐-140中毒; 3 反应性与燃耗计算 4 核燃料转换与增殖 2023/10/6 (转换比) 2 1 引 子——反应性随时间变化 • 前几讲均以稳态模型为研究对象。但实际 中，由于易裂变核素的裂变和新的易裂变 核素的产生、裂变产物的积累、冷却剂温 度的变化和控制棒的移动等原因； • 反应堆的许多物理量： 反应性、燃料同位 素成份、中子通量密度都是时间的变量， 称为反应堆动态学。 2023/10/6 2 • 研究核燃料同位素和裂变产物同位素成分 随时间的变化以及他们对反应性和中子通 量密度分布的影响等；变化速率缓慢(以 小时或日为单位来度量)； • 研究在反应堆启动、停堆和功率调解过程 中，中子通量密度和功率随时间的变化， 变化迅速(以秒为单位来度量)； 2023/10/6 3 1 核燃料重同位素随时间的变化 以一个电功率1000MW核电厂为例， 一 天消耗约3kgU-235，期间不断有易裂变同 位素生成和裂变产物的积累(300余种)。 三类过程：裂变(诱发)、辐射俘获、衰 变。 燃料链与所采用的燃料循环类型有关。 本节将集中以热堆铀-钚循环为例分析。 2023/10/6 4 • 略去半衰期较短及吸收截面(宏观)较小的产 物，只保留工程计算中有重要意义的核素： 1.1 重同位素燃耗链及裂变产物链 (p166) 2023/10/6 5 • “重”同位素： U 、Np 、Pu 、Am 、Cm……但 在动力堆计算中，质量数大于242的一般不予 考虑。在生产堆中除外。 e.g.超Pu元素。 2023/10/6 6 (p166) 7 几个基本概念： • 裂变碎片(Fission fragments): 裂变产生 的具有一定动能的多种原子核。 • 裂变产物 (Fission products): 核裂变生 成的裂变碎片及其衰变产物。 • 对于LWR，包括300多种放射性及稳定的同 位素。 • 裂变产额(Fission yield): 裂变中产生某 一给定种类裂变产物的份额。 2023/1本0/6节中以 γ 表示。 7 工程计算， 按吸收截面及裂变产额分类： . 单独计算： Xe-135 、Sm-149 、Rh-103 、Eu- 155……(σa104b) . 集总计算：两组： 慢饱和裂变产物(slow-saturated fission product ,SSFP):吸收截面较大，浓度随运行 时间缓慢趋于饱和。 非饱和裂变产物(non-saturated fission product ,NSFP):吸收截面较小，不饱和。 e.g. SSFP γ ai σ = γ i 2023/10/6 2023/10/6 2023/10/6 2023/10/6 2023/10/6 2023/10/6 a a 2023/10/6 σ i 8 WIMS和CASMO-3热堆计算中考虑的裂变产 物： 22+2种， 14条裂变产物链。 2023/10/6