快谱超临界水冷堆反应性控制初步研究

摘要

快谱超临界水冷堆与热谱超临界水冷堆相比，堆芯不需要独立的慢化剂通道，燃料组件的设计更加简单；中子能谱比热堆硬，因此不仅功率密度高，还具备增殖核燃料及嬗变MA的潜力。目前国内外主要针对快谱超临界水冷堆空泡反应性以及增殖比等方面展开了研究，而开展快谱超临界水冷堆反应性控制的研究是堆芯设计必不可少的内容。由于它的冷却剂出口温度高、密度低，无法在冷却剂中添加硼酸进行反应性控制，因此快谱超临界水冷堆考虑采用可燃毒物和控制棒进行各种反应性亏损的补偿以及堆芯功率的展平。
　　运用确定论DRAGON程序建立点火组件模型，计算了点火组件中布置离散型和整体型可燃毒物时组件的中子学参数，分析比较得出点火组件中布置整体型可燃毒物能使组件得到较小功率峰因子，较好初始反应性控制能力，较小反应性惩罚的结论。
　　运用蒙卡程序MCNP建立了堆芯模型，计算了布置整体型可燃毒物稀土氧化物Er2O3和IFBA时堆芯的中子学参数，分析比较得出质量分数为1％的稀土氧化物Er2O3均匀弥散在点火组件全部燃料棒中能使堆芯得到较好反应性控制的结论。
　　进一步开展了在布置可燃毒物的SCFR-M中插入Ag-In-Cd控制棒和B4C控制棒对堆芯中子学特性影响的研究，分析比较得出堆芯中布置6个含有10B富集度为19.9%的B4C作为调节棒的点火组件，能使堆芯处于临界运行、功率峰因子降到1.2504、具有负的空泡系数等优点；39个含有10B富集度为90%的B4C作为停堆棒的点火组件，能使堆芯在插入最少数量的停堆棒时达到最小停堆深度，且能满足卡棒准则的结论。
　　该研究为快谱超临界水冷堆堆芯物理设计提供重要的理论依据，对快谱超临界水冷堆长远发展和应用具有重要意义。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究内容

第二章 计算程序介绍及模型建立

2.1 DRAGON程序介绍及组件模型建立

2.2 MCNP程序介绍及堆芯模型建立

第三章 可燃毒物性能分析比较

3.1未装载可燃毒物点火组件中子学特性

3.2离散型可燃毒物物理特性分析

3.3整体型可燃毒物物理特性分析

3.4本章小结

第四章 堆芯可燃毒物布置方案初步研究

4.1 SCFR-M净堆芯中子学特性研究

4.2 堆芯可燃毒物布置方案研究

4.3 本章小结

第五章 堆芯控制棒布置方案初步研究

5.1 Ag-In-Cd控制棒堆芯布置方案

5.2 B4C控制棒堆芯中布置方案

5.3本章小结

第六章 快谱超临界水冷堆反应性控制方案

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2展望

参考文献

附录

致谢