乏燃料贮存格架跌落事故冲击分析和试验验证

乏燃料贮存格架是核电厂贮存乏燃料的重要设备,在满载条件下和地震/跌落事故中,都应保持稳定和安全状态．本文基于LS-DYNA对乏燃料贮存格架进行了跌落事故冲击分析,考虑了最重重物从可能最高处意外跌落的情况．分析时考虑了碰撞、几何大变形、材料非线性等非线性因素．分析发现,浅跌落情况下贮存格架变形较大,但为局部变形,冲击载荷不影响贮存格架的安全功能．深跌落情况下,组件跌落在支座上方时支座承受的载荷最大,并在许用载荷范围内．为确保核电厂安全性和可靠性,基于分析得到的现象,设计和开展了乏燃料贮存格架浅跌落和深跌落试验．试验采用了等比例贮存腔和真实燃料组件的管座．同时对试验件进行了跌落分析,并与试验结果进行了对比,验证了分析技术的保守性和准确性．掌握的分析技术可应用于所有压水堆核电站乏燃料贮存格架的跌落事故分析．     

硝酸对N,N-二甲基羟胺γ-辐解及液态辐解产物的影响

N,N-二甲基羟胺(DMHA)是用于动力堆乏燃料后处理U与Pu和Np分离的新型无盐还原剂, 本文研究了硝酸对DMHA γ-辐解及液态辐解产物的影响. 研究结果表明: 在U、Pu分离循环和Pu纯化循环的辐照剂量下, 在0.3-1.0 mol·L^-1的硝酸溶液中, 0.1 和0.5 mol·L^-1 DMHA具有较好的辐照稳定性. 当吸收剂量为5-25kGy时, DMHA硝酸溶液的液态辐解产物主要有单甲基羟胺、甲醛、甲酸和亚硝酸. 有机物的浓度远远高于亚硝酸浓度, 且随着剂量和硝酸浓度的增加而增大. 对于相同的硝酸浓度和剂量, 0.1 mol·L^-1 DMHA辐解产生的一甲基羟胺的浓度高于0.5 mol·L^-1 DMHA, 但前者辐解产生的甲醛浓度低于后者; 当硝酸浓度较高时, 0.1 mol·L^-1 DMHA辐解产生的甲酸浓度高于0.5 mol·L^-1 DMHA. 亚硝酸浓度与硝酸浓度及剂量的关系取决于起始DMHA和硝酸浓度.     

咪唑离子液体及其萃取体系的辐射效应研究

离子液体因其低挥发性,高热稳定性及在萃取金属离子方面的优良表现被认为是乏燃料后处理中萃取分离放射性核素的新一代绿色溶剂。但从乏燃料后处理强辐射的应用环境来看,需要首先对离子液体及其萃取体系的辐射效应进行系统研究和评估。本文以两种常见的憎水性咪唑离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐( )和1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酰亚胺酸盐( )为例,综述了我们在离子液体及其萃取体系的γ辐射效应方面的最新研究进展,内容包括纯离子液体在氮气气氛下的辐射效应,硝酸对离子液体辐射效应的影响,离子液体辐解产物的分离分析及γ辐照对离子液体体系萃取金属离子的影响等。基于以上研究对离子液体用于乏燃料后处理的可行性进行了评估,同时对离子液体及其萃取体系的辐射效应研究进行了展望。     

大型先进压水堆中次锕系核素嬗变特性

随着核电事业的快速发展,核电厂卸载的乏燃料越来越多。如何处置核电站乏燃料中的次锕系核素（MA）既是核燃料再利用的重要过程,又是闭式循环中的关键步骤。如果处置得当,不仅可以提高燃料的利用率,而且可以将MA变成同位素燃料电池、中子源等有用的核素。国际上认可的处置方法是分离-嬗变,但是嬗变MA的难点是嬗变堆型的选取和如何提高嬗变率。压水堆(PWR)是国内外最成熟的堆型和商业运行的主要堆型,也是现阶段最具有可能进行MA嬗变的堆型。于是,本文利用MCNP程序研究了压水堆嬗变MA的特性,通过研究MA嬗变棒的设计、添加位置和添加量等对压水堆堆芯有效增殖因子的影响,初步探索出最佳的压水堆嬗变MA的设计方案,为我国现阶段进行压水堆嬗变MA奠定了理论基础。     

高温堆乏燃料贮罐中子屏蔽性能计算

球床模块式高温气冷堆采用包覆颗粒球形燃料元件,在反应堆运行过程中,不断排出的乏燃料球将被装入乏燃料贮罐。乏燃料贮罐应选取适当的材料和厚度,对光子和中子进行有效屏蔽,使罐外的剂量率满足相应的限值要求。为此,使用张弛长度法和蒙特卡罗模拟法研究乏燃料贮罐的中子屏蔽性能。屏蔽材料为铁和含硼聚乙烯,计算了铁和不同B4C含量聚乙烯的屏蔽性能,并给出了乏燃料贮罐装满乏燃料球后,乏燃料球自吸收对贮罐外剂量率的影响。两种方法计算结果吻合很好,可以为实际工程中的屏蔽设计提供参考意见。     

大型先进压水堆中次锕系核素嬗变特性

随着核电事业的快速发展,核电厂卸载的乏燃料越来越多。如何处置核电站乏燃料中的次锕系核素（MA）既是核燃料再利用的重要过程,又是闭式循环中的关键步骤。如果处置得当,不仅可以提高燃料的利用率,而且可以将MA变成同位素燃料电池、中子源等有用的核素。国际上认可的处置方法是分离-嬗变,但是嬗变MA的难点是嬗变堆型的选取和如何提高嬗变率。压水堆(PWR)是国内外最成熟的堆型和商业运行的主要堆型,也是现阶段最具有可能进行MA嬗变的堆型。于是,本文利用MCNP程序研究了压水堆嬗变MA的特性,通过研究MA嬗变棒的设计、添加位置和添加量等对压水堆堆芯有效增殖因子的影响,初步探索出最佳的压水堆嬗变MA的设计方案,为我国现阶段进行压水堆嬗变MA奠定了理论基础。     

内嵌型介孔分子筛的合成

用表面活性剂十六烷基三甲基氢氧化铵在溶液中形成的液晶相胶态分子团作为模板剂，同时在分子团憎水基团内部导入对乏燃料中钯离子有特效选择萃取效应的协萃剂ＴＯＰＯ－Ｐ２０４，通过表面活性剂亲水基团与易水解的有机硅酸盐阴离子之间的自组织过程，合成了内嵌型介孔分子筛固体吸附剂ＭＣＭ－ＴＰ，经ＴＥＭ，ＸＲＤ，２９Ｓｉ－ＭＡＳＮＭＲ测试，与ＭＣＭ－４１介孔分子筛有相似的孔道结构，但其晶胞参数有所增加，水热稳定性有明显的改善．用于提取乏燃料中的钯，饱和吸附Ｐｄ容量可达０．０１５ｍｍｏｌ／ｇ．     

核电站乏燃料对生物圈的影响及ADS 对策

介绍了核电发展状况和核电产生的乏燃料中的锕系及长寿命裂变产物核素, 在毒性方面评述了这些核素对生物圈的影响, 最后提出用加速器驱动的次临界系统嬗变核废物的对策, 以减轻或消除核废物对生物圈的影响。 The current status of nuclear power development and the actinides and some Long Lived Fission Products (LLFPs) in nuclear power spent fuel have been introduced. The radiation effect of spent fuel on biological circle in the viewpoint of Biological Hazard Potential (BHP) and Annual Limit of Intake were evaluated. The Accelerator Driven Sub critical System （ADS） as a strategy to transmute Minor Actinides (MAs) and LLFPs was recommended in order to reduce or eliminate the radiation effect of spent fuel on biological circle.     

加速器驱动次临界系统——先进核燃料循环的选择

加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven Sub-critical System,ADS)是利用加速器产生的高能强流质子束轰击重核时产生的外源中子,来驱动次临界堆芯中裂变材料发生的持续的链式反应,使得长寿命放射性核素最终变为非放射性的或短寿命的核素,并维持反应堆运行,因而具有该系统所固有的安全性。ADS的中子能谱硬,通量大,能量分布宽,嬗变长寿命核素能力强,可大幅降低核废料的放射性危害,实现核废料的最少化,被国际公认为是核废料处理最有前景的技术途径。文章介绍了ADS研究的国家需求,概述了ADS技术原理及挑战,同时介绍了中国科学院战略性先导科技专项(A类)“未来先进核裂变能——ADS嬗变系统”这一研究课题实施进展情况,并对未来发展进行了展望。     

乏燃料贮运用铝基碳化硼复合材料的屏蔽性能计算

采用蒙特卡罗方法, 利用MCNP程序计算了在中子能量为0.5–20 MeV, ²³⁵U核热中子裂变源条件下, 厚度为3–9 cm、碳化硼含量5%–15%的铝基碳化硼复合材料在空气、水、200–1400 ppm (1 ppm=10^-6) 硼酸溶液介质中的中子透射系数. 结果表明: B₄C/Al复合材料的透射系数随碳化硼含量和材料厚度的增加而减少, 随中子能量的升高而增大, 而硼酸浓度的改变对中子透射系数影响不大. B₄C/Al复合材料在水中比硼酸中更能发挥其屏蔽效果, 在空气中屏蔽特性显现出“反转”现象, 中子能量高于5 MeV时透射系数几乎没有变化. 在裂变源条件下的B₄C/Al复合材料中子透射系数均比稳定源20 MeV 低. 介质的中子屏蔽效果是硼酸溶液>水> 空气, 水介质的中子透射系数与介质厚度呈指数下降关系, 裂变源和稳定源条件下分别近似为e^-0.71x和e^-0.669x, x为厚度(cm). 关键词： 蒙特卡罗 乏燃料设备 中子吸收材料 4C/Al')" href="#">B₄C/Al