小型模块化铅铋快堆事故容错燃料循环特性研究
核工程与核技术资助企业: 中广核研究院有限公司
企业导师: 李志勇
指导教师: 郭辉
项目成员: 李梓康,沈书秋
项目概述
本课题基于蒙特卡罗程序OpenMC,建立了SVBR-100先进燃料堆芯的蒙特卡罗精细化模型,掌握堆芯基本中子学特性,并建立堆芯有效截面的产生方法。基于SVBR-100先进燃料有效截面库,建立了计算效率更高的快速燃耗算法,并以此建立SVBR-100先进燃料循环模型。在SVBR-100先进燃料循环模型的基础上,本课题研究了不同先进燃料、不同燃料循环策略对SVBR-100堆芯铀资源利用效率、钚增殖率和次锕系核素嬗变能力的影响。
项目目标
本课题取得了以下成果:小型铅铋快堆燃料循环特性调研、基于蒙特卡罗程序OpenMC的SVBR-100堆芯精细化模型、基于堆芯快速燃耗计算方法的SVBR-100全寿期燃料循环特性模型、SVBR-100先进燃料循环策略分析、多型先进燃料循环特性分析。本课题的研究成果,将为SVBR-100提供技术参考,为优化小型铅铋快堆燃料循环策略提供依据,有利于提高小型铅铋快堆燃料循环对核燃料的利用率,以及对次锕系核素的嬗变能力,从而提升SVBR-100技术的经济性和清洁性,增强该技术的市场竞争力。
项目成果
本课题应用基于修正后的单组件蒙特卡洛精细静态计算有效截面库的快速燃耗计算方法,实现了SVBR-100先进燃料循环模型,量化分析多型先进核燃料对小型铅铋快堆循环特性的影响规律,计算得出了不同先进燃料、不同循环策略对次锕系核素嬗变能力、对铀钚资源利用效率的影响。结果表明,闭式循环可以较大地提高铀钚资源利用效率,减少次锕系核素的产生量,但并不利于钚增殖。在先进燃料中,碳化物燃料可以最大化地利用U-238资源且有着最好的钚增殖特性,有具有一定开发价值的一种先进核燃料。金属燃料在闭式循环中,有着最少的次锕系核素产生量,有利于乏燃料的后处理及减少高放废物处置体积。