《基於行波堆技術的核燃料增殖與嬗變關鍵基礎理論研究》是依託西安交通大學，由田文喜擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：基於行波堆技術的核燃料增殖與嬗變關鍵基礎理論研究
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：田文喜
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
行波堆是一種可實現自持增殖和燃耗的新概念反應堆，它使用低富集度的燃料、持續運行幾十年無需換料、無需燃料後處理，基於行波堆的核燃料利用體系在核燃料的有效利用、防擴散和經濟性等方面具有顯著的先進性和競爭力。然而目前國際上對利用行波堆進行核燃料的增殖和嬗變的研究還只是處於概念提出階段。本項目擬從理論與工程相結合的角度出發，建立行波堆的專有核資料庫，對行波堆進行增殖-燃耗的計算，通過中子動力學-精細燃耗-熱工水力的雙重非線性耦合計算研究行波堆的安全特性，確定利用行波堆進行增殖和嬗變的技術方案，分析行波堆進行增殖和嬗變的能力，建立一套先進的行波堆堆芯設計的理論模型和計算方法，開發具有自主智慧財產權的行波堆堆芯設計和分析軟體，並在此基礎上完成現實可行的行波堆的初步概念設計。本項目屬於反應堆物理學、熱工水力學等多學科的交叉，在學術研究和提升我國先進核燃料循環系統的研究水平方面都有重要意義。
結題摘要
本項目按照申請書設定的研究內容和目標，通過模型建立和數值求解對行波堆所涉及的基礎問題進行了研究。（1）鑒於行波堆物理計算中中子通量密度和燃耗計算需要耦合求解，開發了蒙特卡羅中子輸運程式MCNP和點燃耗程式ORIGEN耦合程式MCORE，通過編寫數據傳遞子程式達到耦合目的；通過OECD/NEA壓水堆組件基準題和快堆基準題驗證了本耦合程式計算結果的可靠性。（2）針對CANDLE燃耗策略，設計了軸向鈉冷行波堆；採用MCORE燃耗程式進行分析計算，得到了穩定的功率和核子密度分布，並驗證了增殖-燃燒波，結果表明燃耗深度可達55%。針對徑向步進式倒料行波堆概念，提出了棋盤式徑向倒料行波堆；部分增殖組件布置在內堆芯，增強了堆芯的增殖能力；採用MCORE燃耗計算程式進行分析計算，得到了漸進穩態解，並分析了堆芯活性區高度和有效半徑對堆芯關鍵參數的影響。為進行行波堆系統安全分析，開發了池式鈉冷快堆系統安全分析程式THACS；通過參與國際原子能機構IAEA快堆基準題項目並與其它機構的結果進行比較，驗證了THACS程式的正確性；基於驗證的程式對行波堆系統進行典型事故的安全分析，結果表明堆芯在事故下處於安全狀態。（3）為進一步挖掘行波堆在燃料利用方面的潛力，在行波堆堆芯設計的基礎上開展了MA嬗變研究；MA均勻加入堆芯，分析了不同MA添加量下的嬗變數和嬗變效率；並分析了不同MA添加量對堆芯關鍵安全參數的影響。本項目的研究為行波堆的物理、熱工水力和安全分析提供借鑑，採用的方法和編制的程式可方便的使用到行波堆的研究中。項目進展過程中積極進行國際交流，項目參與者中一人赴日本東京大學攻讀博士學位，一人赴美國威斯康星大學進行為期一年的合作交流。本項目培養了3名博士生，3名碩士生，共發表SCI論文5篇（其中Review一篇），EI論文4篇（國際會議2篇，中文核心期刊2篇），國內會議特邀報告1篇，其它會議論文8篇，軟體著作權2項,教材專著1部。
