铅冷快堆主容器屏蔽研究

摘要

铅冷快堆是第四代反应堆堆型之一，不仅能够进行核能发电，而且还能进行核燃料增值与核废料嬗变处理。因此，铅冷快堆成为了各国核能研究的热点。主容器是反应堆安全的重要组成部分，是防止放射性物质泄漏的重要屏障，对其进行屏蔽研究，确保主容器堆芯寿期内可靠运行，是堆芯初步设计不可或缺的重要组成部分。
　　本文运用蒙特卡洛软件MCNP及Geant4平台研究欧洲铅冷快堆的屏蔽特性，研究内容可大致分为三大部分。第一部分使用蒙特卡罗软件MCNP，建立较精确的快堆堆芯三维模型，并通过MCNP临界计算，获取铅冷快堆中子能谱，中子通量密度及功率分布等堆芯物理参数，其中堆芯组件功率及中予通量密度分布与参考文献中结果相一致。第二部分是在得到堆芯中子及功率分布的基础上，采用铅冷快堆优化模型，通用源定义，减方差技巧来解决屏蔽计算时面临的堆芯深穿透问题，提高堆芯屏蔽模拟计数结果的精确度和效率。通过对比B4C，YSZ(ZrO2+Y2O3)，FeB与FeW四种屏蔽材料的屏蔽性能，选择中子屏蔽性能最优的B4C材料作为屏蔽组件的材料。并模拟获得堆芯围板及主容器的中子、光子的轴向通量密度分布，主容器的最大中子通量密度远小于ASME的中子通量密度限值，所以堆芯的设计能够保证主容器的辐射安全。第三部分首先验证Geant4模拟低能中子的准确性，Geant4计算的B4C中子反应截面与ENDF截面数据库与MCNP软件计算结果符合很好。在说明Geant4能够很好的模拟低能中子的前提下，编写基于Geant4平台的C++程序验证MCNP屏蔽计算结果的准确性。Geant4模拟结果与MCNP模拟结果趋势符合很好，说明MCNP屏蔽计算的结果是准确可靠的。

目录

声明

摘要

1．1 选题背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 铅冷快堆研究现状

1．2．2 屏蔽研究方法进展

1．3 课题研究内容与主要工作

1．4 本文创新点与亮点

第2章 蒙特卡洛方法及软件

2．1 粒子输运问题在计算机上的实现

2．2 蒙特卡洛软件简介

2．2．1 MCNP软件介绍

2．2．2 Geant4平台介绍

2．3 本章小节

第3章 基于MCNP软件的临界计算

3．1 铅冷快堆堆芯概述

3．2 MCNP堆芯建模

3．3 MCNP临界计算

3．3．1 MCNP归一化因子

3．3．2 堆芯中子通量密度及功率分布

3．3．3 堆芯中子能谱

3．4 本章小节

第4章 基于MCNP软件的屏蔽计算

4．1 屏蔽计算的研究对象

4．2 屏蔽计算“功率节块法”

4．2．1 铅冷快堆临界模型优化

4．2．2 铅冷快堆通用源定义

4．2．3 减方差技巧的应甩

4．3 屏蔽计算结果分析

4．3．1 最优屏蔽材料选择

4．3．2 中子与光子注量率计算

4．4 本章小节

第5章 基于Geant4编程的屏蔽计算

5．1 Geant4计算可行性验证

5．1．1 屏蔽可行性模型构建

5．1．2 屏蔽可行性程序其他参数设置

5．1．3 屏蔽可行性结果分析

5．2 Geant4铅冷快堆屏蔽验证计算

5．2．1 铅冷快堆屏蔽模型建立

5．2．2 铅冷快堆屏蔽结果对比

5．3 本章小节

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢

附录