聚变堆活化腐蚀产物源项数据库开发及参数灵敏性分析

摘要

在聚变堆水冷回路中，高温的冷却剂会腐蚀回路中的金属材料，生成金属氧化物形式的腐蚀产物。部分腐蚀产物释放到冷却剂中，并随冷却剂流经中子辐照区，在高通量的中子辐照下被活化成活化腐蚀产物(ACPs)。部分ACPs经冷却剂携带进入堆外设备或管道，形成堆外辐射场。研究表明活化腐蚀产物是聚变堆正常运行、停堆维修和LOCA事故工况下重要的堆外辐射场来源，它会对人员辐射防护、环境影响评估、放射性废物管理等产生重要影响。
　　根据文献调研的结果，目前国内外开发的聚变堆ACPs源项分析程序，大多仅支持对特定运行工况、特定材料、特定核素和核反应进行计算，主要原因是没有形成一个通用型的数据库。考虑到聚变堆的运行工况、备选材料、核反应的多样性，对其进行精细的ACPs源项分析需要建立专门的数据库。本课题定位于开发一套数据全面、用户友好的聚变堆ACPs源项数据库，为自主开发的聚变堆ACPs源项分析程序CATE的应用和验证以及中国聚变堆CFETR的工程设计和安全分析提供数据支持。
　　本课题对聚变堆ACPs源项分析中涉及到的材料成分、核反应类型、腐蚀速率等数据进行收集、整理、分析和处理，形成了包含4个子库的聚变堆ACPs源项数据库。随后将该数据库应用到了CATE程序中，采用ITER偏滤器冷却回路基准题，将CATE程序和PACTITER的计算值进行了对比。结果表明CATE程序的计算结果在量级和趋势上都是合理的。随后，基于所开发的数据库，对ACPs源项分析模型中是否考虑ACPs由于吸收中子而消失进行了专门研究，结果表明ACPs由于吸收中子而消失的量对ACPs活度的贡献非常小，可以予以忽略，从而使模型得到简化。
　　此外，由于ACPs源项数据库中存储的参数种类繁杂、来源广泛，且当前阶段某些参数还存在较大的不确定性，可能对计算结果产生重要影响，因此需要对这些参数的灵敏性进行分析。本课题对现有的灵敏性分析方法进行了调研和比较，采用直接解耦方法计算了输入参数对输出结果的灵敏性。结果表明:通过控制净化系统相关参数以及冷却剂流速和冷却回路温度可以减少排放到环境中的ACPs浓度和反应堆停堆维护的辐射剂量。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 国内外研究成果与发展现状

1．2．1 源项程序及其数据库

1．2．2 灵敏性分析

1．3 本课题的主要研究内容

第2章 源项数据库的开发

2．1 ACPs源项模型介绍

2．2 源项数据库

2．2．1 材料库

2．2．2 活化库

2．2．3 衰变库

2．2．4 腐蚀产物迁移库

2．3 数据的读取和处理程序

2．4 数据库管理平台

2．5 本章小结

第3章 数据库的初步应用及分析

3．1 例题描述

3．2 计算结果分析

3．3 ACPs吸收中子消失的量对ACPs活度的贡献

3．4 本章小节

第4章 参数的灵敏性分析

4．1 方法介绍

4．2 计算结果及分析

4．3 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 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

作者简介