[毕业论文] 行波堆基本物理性能研究 [复制链接]

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毕业论文-行波堆基本物理性能研究，共95页，34958字

中文摘要

本文利用燃耗计算程序 MCBurn 对一种钍基行波堆进行物理特性研究，结果

表明，只要在堆芯前端嵌入适当的含有富集钍的点火区，在由天然钍组成的堆芯

中，能够发生核燃料先增殖再焚烧的“行波式”燃耗现象。在总结行波堆直观物

理特性的基础上，利用对照方法，研究了行波堆的各种影响因素，包括反射层、

中心柱体、点火区以及稳态运行功率等。最后，对设计的铀基行波堆进行初步计

算，并比较钍-铀循环和铀-钚循环在行波堆中表现出的不同之处。

关键词：行波堆；物理性能；TWR；钍；铀

目录

第 1 章 引 言 ......1

1.1 课题背景 .....1

1.1.1 选题缘由 1

1.1.2 行波堆技术和开发简介 ..1

1.1.3 研究历史概述 .3

1.2 研究内容 .....4

1.3 研究方案 .....5

第 2 章 行波堆物理基础和研究方法 ..7

2.1 物理基础概述 .....7

2.2 三种研究方法介绍 ......7

2.2.1 Teller：全自动长寿命反应堆——基本模型 ...8

2.2.2 Hugo van Dam：自稳临界波——数学分析 ....9

2.2.3 关本博： CANDLE 燃耗——数值模拟 .11

2.3 比较与总结 .......12

第 3 章 计算工具—— MCBurn ..13

3.1 程序介绍 ...13

3.2 使用方法学习 ...14

3.2.1 输入输出文件 .......14

3.2.2 程序对一些问题的处理方法学习 .15

3.3 编写整理输出数据程序 ....16

3.4 对程序的改进 ...16

3.4.1 输出特定核素 .......16

3.4.2 添加“行进源”功能 ...17

3.4.3 处理“零通量” ...17

3.5 研究 MCBurn 程序计算参数对行波堆计算的影响 ...18

第 4 章 计算模型 ......21

4.1 基准模型 ...21

4.2 衍生模型 ...21

4.3 模型表示方法 ...22

4.4 功率、步长设置 23

第 5 章 钍基行波堆直观物理特性 ....25

5.1 钍基行波堆 MCBurn 初步模拟 .25

5.2 精细参数下 MCBurn 计算钍基行波堆堆芯参数变化 .......26

5.2.1 计算参数 ......26

5.2.2 功率分布随时间变化 ...27

5.2.3 核素质量分布随时间变化 ....28

5.2.4 有效增殖因数随时间变化 ....32

5.2.5 中子通量分布随时间变化 ....34

5.3 “增殖波”与“焚烧波” .35

5.4 稳态行波波速 ...36

5.4.1 行波堆的渐进稳定性 ...36

5.4.2 线性拟合法计算稳态行波波速 .....36

5.5 燃耗深度、中子能谱与核素反应截面 ......39

5.5.1 燃耗深度变化 .......39

5.5.2 中子能谱 ......40

5.5.3 核素反应截面 .......44

5.5.4 燃耗、能谱与截面的关系 ....46

5.6 钍基行波堆优点 47

第 6 章 行波堆特性影响因素研究 ....49

6.1 稳态运行功率影响研究 ....49

6.2 反射层影响研究 52

6.3 中心柱体影响研究 ....54

6.4 点火区影响研究 57

第 7 章 铀基行波堆物理特性初探 ....61

7.1 铀基行波堆模型 61

7.2 计算结果 ...62

7.2.1 铀基行波堆“行波” ...62

7.2.2 稳态行波波速 .......64

7.3 与钍基行波堆对比 ....65

第 8 章 结 论 ....67

8.1 工作回顾 ...67

8.2 课题总结 ...68

8.3 课题展望 ...69

插图索引 .....71

表格索引 .....75

参考文献 .....77

致谢.....81

声明.....79

附录 A 外文资料的书面翻译 .....83

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