U-Th燃料自持循环的研究

摘要

寻找一条高效的钍资源的利用途径对于解决核燃料的短缺问题具有重要意义，与“一次通过循环方式相比，铀钍闭式燃料循环方案可以充分利用钍、铀资源，若能实现铀钍燃料自持循环，则可以在不添加可裂变材料的情况下充分利用钍资源，有利于核能的可持续发展。
　　本文首先介绍了燃料循环的现状，并分析了铀钍循环的特点、方式和研究现状，阐述了铀钍自持循环的重要意义。
　　本文使用了三维MCCOOR软件对不同的钍燃料循环方案进行计算，该软件由3个标准程序MCNP、COUPLE、ORIGEN-S组成，可用于三维几何结构的核反应堆燃耗计算分析及反应堆功率分布的研究。
　　本文着重研究了在重水反应堆CANDU中实现233U-232Th燃料自持循环的可能性。首先采用混合棒束方案，在棒束内部同时布置钍棒和铀棒，初步探讨了233U燃料的制备方式。其次重点研究了233U-232Th燃料自持循环途径。研究表明，在棒束内采用径向非均匀233U燃料分布形式，在理论上可以实现在功率堆CANDU中233U-232Th的自持循环。在此基础上，分别研究了燃料丰度、浓度分布、燃料布置、功率密度和冷却剂等多种因素对自持平衡裕量的影响。
　　本文提供了各种模型的比较分析，提出了在重水反应堆CANDU中实现铀钍燃料自持循环的较合理的理论模型，其研究结果可为钍资源利用提供理论依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1．课题背景

1．1．1．核反应堆技术

1．1．2．CANDU反应堆

1．2．课题研究内容

1．3．论文主要内容

第二章 铀钍燃料循环

2．1．核燃料循环及其处理

2．1．1．核燃料循环简介

2．1．2．乏燃料处理

2．2．铀钍燃料循环

2．2．1．铀钍燃料循环方式

2．2．2．铀钍燃料循环现状

2．2．3．铀钍循环的特点

2．3．本章小结

第三章 MCCOOR程序简介

3．1．MCCOOR计算程序

3．1．1．MCNP程序简介

3．1．2．COUPLE程序简介

3．1．3．ORIGEN程序简介

3．2．MCCOOR程序结构

3．3．本章小结

第四章 CANDU堆中的铀钍自持循环

4．1．铀钍燃料循环

4．2．计算模型及条件

4．2．1．燃料组件模型

4．2．2．卸载燃耗

4．3．233U的制备

4．4．233U-Th的自持循环

4．4．1．燃料丰度

4．4．2．浓度分布

4．4．3．燃料布置

4．4．4．功率密度

4．4．5．冷却剂

4．5．本章小结

第五章 总结

参考文献

致谢

附录

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