论文部分内容阅读
核电乏燃料中长寿命高放射性废物的妥善处理是亟待解决的问题。其中Tc-99是乏燃料中一种重要的长寿命放射性毒物,对人类生态环境构成威胁。世界上大多数商用反应堆是压水堆,在处理核废料领域里,研究压水堆Tc-99嬗变特征并最终实现Tc-99的嬗变是至关重要的问题,具有很高的研究价值。本文主要对压水堆Tc-99的嬗变对堆芯寿期的影响研究。首先,通过蒙特卡罗方法(MCNP)中子输运程序来模拟压水堆堆芯模型的搭建工作。先将Tc-99添加到燃料中看keff变化情况后,在此基础上研究Tc-99的两种不同嬗变型态添加到可燃毒物当中时的情况。将Tc-99占总可燃毒物的质量比添加到可燃毒物当中：一种是Tc-99均匀混合于可燃毒物中；另一种是Tc-99薄层镀层于可燃毒物棒。研究这两种方案下随着质量比例的不同对堆芯有效增值因数keff产生的影响。其次,利用DRAGON+ORIGENS燃耗计算程序计算这两种装载方式下Tc-99的嬗变率；经过365天照射后,反应性随堆芯寿期的变化情况。模拟计算结果表明,与正常运行的压水堆keff的值做比较,当Tc-99添加到燃料时,随着它的装载量的增多,堆芯keff缓慢降低；Tc-99与可燃毒物均匀混合时,随着它的装载量的增多,堆芯keff逐渐增大；Tc-99镀层于可燃毒物棒时,随着它的装载量的增多,堆芯keff、缓慢降低。经过365天照射后,分析计算Tc-99在压水堆可燃毒物中的嬗变率变化。随着Tc-99初始装载量的增大,Tc-99的绝对嬗变量也随之增大,然而,Tc-99的嬗变率呈现下降趋势。当Tc-99占总可燃毒物的质量比例从1%到60%,Tc-99的年嬗变率从8.99%降至6.40%。其中当Tc-99与可燃毒物均匀混合,Tc-99占总可燃毒物的质量比例为55%时,此时Tc-99的总装量为332.8 kg,Tc-99的年嬗变量为21.78 kg；当Tc-99镀层与可燃毒物棒外薄层为0.0442 cm时,Tc-99的总装量为408.43 kg,Tc-99的年嬗变量为19.17 kg,与堆芯的年产生量近似相等,此时Tc-99的产生与嬗变消耗基本达到平衡。Tc-99与燃料混合和镀层到可燃毒物棒外层时,随着装载量的增多,初始剩余反应性逐渐减少,而Tc-99与可燃毒物均匀混合时,初始剩余反应性会逐渐增大,可以有效延长堆芯寿期,使燃料元件在堆内燃烧时间增长,有助于提高反应堆的经济性。