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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)
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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。
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• 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);
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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。
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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)
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• “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。
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(p166)
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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。
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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
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a
a
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σ
i
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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。
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