ADS次临界堆芯动态特性模拟

次临界反应堆依靠质子束打靶产生的中子来维持运行,其动态行为与普通临界堆不同.本文建立了铅铋次临界堆芯的动态模型,编写了相应的计算程序,验证了ADS中子动力学模拟的正确性.本文分别模拟了冷却剂入口温度和流量变化对次临界堆的影响.同时,模拟了不同加速器频率下,次临界反应堆的动态响应.结果表明,冷却剂入口温度和流量,均会影响次临界堆的安全运行;选择高频率的质子加速器可以保持次临界堆的稳定运行.     

应用于加速器驱动次临界系统的程序开发

开发了应用输运理论方法的两套程序系统：蒙特卡罗－燃耗程序系统和输运－燃耗程序系统。针对蒙特卡罗程序不能计算燃料的同位素成分变化，提出将它和燃耗计算程序耦合以完成燃耗计算。燃耗程序所使用的单群截面由蒙特卡罗程序计算。将用于常规反应堆的计算方法和策略推广到输运－燃耗程序系统，这使得计算步序大大简化，并改进了精度。对加速器驱动次临界系统的基准题进行了校核计算，其结果和其他国家的计算结果符合良好，这表明所提出的计算方法与程序系统是成功的。     

加速器驱动的次临界系统生产233U的可行性研究

加速器驱动的次临界系统（Accelerator Driven Sub-critical System,ADS）是加速器技术和核反应堆技术的结合,其主要目的是应对当今快速增长的放射性核废料处理需求.本文初步探讨了在ADS系统中利用232Th生产可裂变核233U的可能性,估计了所需加速器的性能及其生产233U的产率和效率.我们建议用Be做中子慢化剂和增殖剂,将反应堆的中子能量大部分控制在1keV–1MeV,从而最大限度地降低232U的含量.也可进一步利用重水做慢化剂高233U的纯度.所生产的233U既可经分离取后在热堆中燃烧,也可直接用于钍基熔盐堆的初始装料,发挥233U优异的热中子性能.我们的结果表明,在技术上和经济上利用ADS生产233U很可能是可行的.我们的结果还表明,如果这一ADS系统主要目的是生产233U,所选择的次临界堆的最佳是快中子堆,而不是慢中子堆或快慢结合堆.最后我们建议对钍基核反应堆、233U的取分离工和辐射防护等方面的课开展进一步深入研究.     

三束流驱动ADS次临界反应堆堆芯初步设计

在 "启明星-1"实验装置的设计基础上,设计了三束流驱动ADS次临界反应堆堆芯的布置方案,计算并比较了三束流驱动和单束流驱动ADS次临界堆内径向与轴向中子通量密度分布.结果表明,三束流驱动ADS的次临界反应堆的布置方案通过调整源点位置能降低堆内轴向功率形状因子,能够有效的展平堆内功率径向分布.     

加速器驱动次临界快堆初装堆芯的功率密度分布展平

为了降低以(U、Pu、Np、Am、Cm)O2为燃料的加速器驱动次临界快堆(ADSFR)堆芯径的功率峰因子,将堆芯精细地分为燃料高、低富集度区.采用耦合散裂中子源的产生(LAHET)、中子输运(MCNP)和核素燃耗(ORIGEN2)等计算程序的COUPLE程序系统进行计算分析.结果显示,在设定的0.97初始临界度下,富集度分割比为1.5时将给出最有利的结果:初始的全堆功率峰因子为1.692;以840 MW的热功率运行过程中,尽管全堆的功率峰因子不断升高,但至300 d时,只达到1.963.堆芯物理设计满足预期要求.     

乏燃料在加速器驱动的次临界模块式HTGR中的燃烧

环状模块式高温气冷堆 (HTGR)采用包覆颗粒燃料 ,其乏燃料经过一段时间的堆外冷却后 ,可以再利用。研究了 35 0 MW环状模块式 HTGR乏燃料在加速器驱动的次临界堆中燃烧的物理可行性。给出了功率为 30 MW次临界堆概念设计 ,利用 MCNP程序模拟中子在次临界堆内的输运过程 ,利用 ORIGEN2程序进行燃耗计算。结果表明 :加速器驱动的次临界气冷堆具有可靠的次临界度和低的功率密度 ,用于燃烧 35 0 MW环状模块式 HTGR乏燃料 ,从能源利用的角度考虑 ,可以获得约 2 0 %的额外收益     

一维平板外源驱动次临界系统动态参数权重函数研究

在准静态框架下,动态参数由权重函数、动力学量算符、形状函数的卷积得到.传统方法的权重函数并不能满足外源驱动次临界系统的中子动力学分析的要求.基于改进的准静态方法,选取临界权重函数模型和全局稳态权重函数模型分别计算一维次临界平板堆启堆过程和断束工况下的中子动力学结果,通过与时空动力学方程直接求解结果对比来深化对权重函数的认识:在外源驱动次临界系统中,权重函数应具有"次临界堆中子价值"物理意义;共轭外源项表征了堆芯内某一位置对外源中子的响应,与外源中子在该位置存在的概率有关.在此基础上提出的局部稳态权重函数模型,用裂变因子乘以权重系数作为共轭外源项.实践表明,采用局部稳态权重函数模型获取的中子动力学结果的准确性得到了提升.     

高温堆临界实验装置ASTRA的初始临界计算

为了验证球床式高温气冷堆初始临界的计算方法,用法国M on te C arlo程序TR IPOL I-4.3对燃料球内的包覆燃料颗粒以及堆芯内不同的球分布进行了模拟。考虑了燃料球的双重非均匀性、不同区域内球的布置以及其在堆芯的体积填充率等。计算了俄罗斯的球床式高温气冷堆临界试验装置A STRA的初始临界。与实验结果比较,计算得到的临界实验高度误差为0.6%,堆芯有效增值因子keff误差为0.1%。TR IPOL I-4.3程序是球床式高温气冷堆初始临界计算的有效工具。     

次临界堆芯参数变化对Keff值的影响

作为下一代能源的优先选择者,加速器驱动次临界系统ADS能够有效的利用铀和钍资源,并能够转化具有长期放射性的核废料,提高了核安全．文章主要是对快热耦合ADS次临界堆芯进行了描述,利用蒙特卡罗代码MCNP模拟计算一系列不同堆芯参数下的Keff值,MCNP程序中最重要的就是输入文件,输入文件各个参数设置的不同都可能对Keff值计算结果产生极大影响．在解决输入文件问题的过程中,根据实际经验对计算条件进行多组假设,并对不同参数条件下产生的结论进行比较,最终得到Keff值的最佳结果。     

新型核能系统S-CO2布雷顿循环特性研究

根据中国加速器驱动嬗变研究装置(CiADS)概念设计,完成了CiADS与超临界二氧化碳(SCO_2)布雷顿循环的设计分析.分析了再压缩超临界二氧化碳布雷顿循环关键参数对S-CO_2布雷顿循环系统热力学性质的影响.计算结果表明,汽轮机入口温度、系统循环压比、冷凝器热端出口温度、高低温回热器端差等循环参数对循环热效率有显著影响.利用遗传算法优化计算CiADS与S-CO_2结合最高效率为35.932%,与其他采用超临界二氧化碳布雷顿循环的核电站相比,加速器驱动嬗变研究装置的热效率不是最高的,但其热效率随着反应堆出口温度的升高而提高.证明了CiADS与S-CO_2结合进行发电是一种可行的设计.     

中子散射技术及中国散裂中子源概述

介绍了中子散射的特点和它的优越性以及散裂中子源的基本原理、发展状况和多学科的应用优势,介绍了中国散裂中子源的总体目标、总体方案、先进性及建成后的国际地位.     

双脉冲激光驱动飞片实验与理论计算

飞片速度是衡量激光驱动飞片起爆能力的重要指标,如何在有限的激光能量密度下提高飞片速度是需要研究的关键问题之一.本文进行了双脉冲激光驱动飞片实验,采用将激光分束再汇聚的方法,实现双脉冲激光驱动飞片过程;采用激光纹影高速照相法,观测了不同时刻下飞片的形态和位置,给出了飞片运动速度.推导了双脉冲激光驱动飞片速度的理论计算公式,计算了不同激光能量和脉冲间隔下飞片的速度.研究发现,在相同激光能量下,采用适当时间间隔的双脉冲激光,可以提高飞片对激光的能量吸收率,从而提高飞片速度.     

加速器驱动次临界系统发展态势分析

该文聚焦加速器驱动次临界系统的相关研究,利用ISI Web of Knowledge 数据库中收录的加速器驱动次临界系统相关的研究论文作为分析对象,分析了时间、主题、国家和机构等分布特征及国际合作情况,并结合定性资料的调研,表明2000年来,加速器驱动次临界系统的相关研究日趋活跃,美国、日本、德国、法国和俄罗斯5个国家...     

战争系统的分析仿真实验

作为一个典型的复杂系统,战争系统的分析与实验应该符合信息化战争条件下体系对抗、整体性和动态性特征的要求。将自顶向下的战争分析与计算实验方法相结合,提出了战争分析仿真实验的概念,并对其模式、阶段以及基本框架进行了理论研究和探讨。重点研究了探索性仿真实验方法及其关键技术,简要介绍了支撑战争分析仿真实验的实验平台。     

冷中子源低温真空冷箱应力场分析及结构设计

为了减小真空冷箱在低温工作状态下受到的大气压力、设备重力以及内部管道因降温收缩而产生的热应力的复合作用，运用ANSYS有限元分析软件模拟冷箱和管道的应力场及变形．结果表明：管道的热应力随管道直径、相对弯曲度的增大而增大；冷箱最大变形发生在上法兰中间区域，应力集中在冷箱壁与加强筋相交区域．根据计算的结果，针对性地提出了适当减小管道直径和相对弯曲度以及增设加强筋和加固壁的改进方案．改进后的计算结果表明，冷箱的最大变形值由9．7mm减小到1．3mm，应力和变形分布趋于平缓，达到了优化设计的效果．本研究为冷中子源氨制冷系统的设计，提高系统工作的稳定性和可靠性提供了技术参考．     

冷中子源两相氢热虹吸回路流动极限试验研究

针对中国先进研究堆冷中子源两相氢热虹吸回路传递管的流动极限,以R113 为工质进行了垂直管内气液两相逆流流型和液泛发生界限的试验研究.通过可视化试验发现,随着气液两相流量的增加,依次可出现平稳的下降液膜流、入口有液滴夹带的下降液膜流、入口附近局部乳沫流和全管搅拌乳沫流4 种流型.依据不同管径(32、34、45 mm)、不同压力(70~820 kPa)下的液泛试验数据,提出了一个新的预测液泛发生的关联式,并和一些著名的液泛关联式进行了比较,发现试验数据以及新关联式的预测结果和McQuillan修正关联式的预测值最为一致.所提出的关联式适用于闭式系统中具有锐边入口几何结构的垂直管内气液两相逆流液泛的预测.     

125I粒子源在水中剂量分布的Monte Carlo模拟

采用Monte Carlo方法和热释光剂量计(TLD)法研究¹²⁵I粒子源在水中的剂量分布, 并对计算结果进行比较. 结果表明: 当粒子源活度为1.3×107 Bq, 粒子源的径向距离分别为0.5,1.0,1.5,2 cm时, 用蒙特卡洛方法(MCNP)软件包计算粒子源剂量率分别为11.7,3.3,1.5,0.8 mGy/h, TLD法测量结果分别为12.2,3.1,1.3,0.7 mGy/h; ¹²⁵I粒子源的径向剂量率随距离增加迅速下降.      

对离子光学系统数值模拟算法的分析

介绍了对离子推力器光学系统中的屏栅和加速栅区域进行数值模拟的基本思想,集中分析了目前常用的两种算法：OPT算法和igx算法.最后对两种算法进行比较并得出结论.