摘要：核电的进展越来越迅速，必定将成为人类历史上举足轻重的一种安全、清洁的新型能源。各国也相继制定了本国的核电进展计划并付诸实施。我国也一直坚持进展核电的战略。有文献预计2030年核电站卸出的乏燃料总量将达到18936吨之多，核废物的处置也就顺理成章的摆在了人类的面前。而且，乏燃料中都含有一定量的长寿命且具有高放射性毒性的核素。如何处置这些长寿命高放废物是重中之重，也是目前国际上探讨的热点课题。国际上提出的分离嬗变策略处置这些核素，并且公认加速器驱动（ADS）嬗变反应堆能很好的减少这些核素的含量。本论文探讨了ADS中冷却剂及燃料棒非均匀排布的优化组合案例，作者采取蒙特卡罗模拟策略，利用美国Los Alamos国家实验室开发的大型多功能通用MCNP5程序，建立相关数学模型，经过大量的试验，主要探讨内容与成果体现在：1根据实际模型，利用MCNP5建立1:1比例模型，模拟计算燃料棒成分中~(238)U和~(239)Pu质量比例的变化对反应堆有效增殖系数Keff的影响，并给出不同冷却剂下相应的影响图表。（由于考虑经济效益，并且功率要恒定和一定的堆工的要求加速器束流功率不能太高，要使反应堆K_(eff)初始值0.98，浮动小于1%，）为生产燃料元件时的掌握元素比例提供参考；2快中子反应堆按冷却剂的不同可分为不同类型，为此根据ADS中常用的三种冷却剂进行蒙特卡罗模拟探讨，给出局部范围内不同冷却剂对中子能谱的影响，并经行比较。其中液态钠冷却剂对中子能谱的影响较小，液态铅影响最大；3在冷却剂等条件确定的情况下，进行燃料组件非均匀布置的优化模拟。一般的ADS嬗变反应堆中的燃料组件都是统一排布，无任何差别性。经比较发现，不同的待嬗变元素含量不同对中子的能谱有不同的影响。本论文对长寿命元素成份比例不同的燃料组件经行模拟比较，给出影响的图表，结果显示~(99)Tc质量分数较大时对中子能谱影响最大，而~(129)I质量分数较大时对中子能谱影响最小。4根据第3部分的结论，并根据反应堆卸出的乏燃料等实际情况考虑，制作出两种燃料棒，一种~(99)Tc质量分数较大，一种~(241)Am质量分数较大，将两种燃料棒制作成两种燃料组件，依次排布在反应堆的中心区域和区域模拟计算；之后，进行模拟计算。均匀排布案例和非均匀排布案例比较结果显示：~(241)Am排布在中心区域并且~(99）Tc排布在区域这种排布案例更为优化，也能以两种核素与中子的反应截面变化情况来解释，能达到最优化的利用中子的效果。关键词：MCNP论文反应堆论文ADS论文LLFP论文核素嬗变论文
摘要4-6
Abstract6-10
第1章 引言10-15
1.1 选题目的及作用10-11
1.2 国内外探讨近况11-12
1.2.1 国际探讨近况与走势11-12
1.2.2 国内探讨近况和主要进展12
1.3 探讨依据12-13
1.4 论文探讨的内容13-15
1.4.1 国探讨内容及目标13-14
1.4.2 探讨策略14-15
第2章 蒙特卡罗策略及 MCNP5 程序介绍15-19
2.1 策略介绍15-16
2.2 蒙特卡罗策略的解题步骤16-19
2.2.1 一般步骤16
2.2.2 解决粒子输运不足的步骤16-19
第3章 中子与物质的相互作用机理19-24
3.1 中子与原子核相互作用的机理19-21
3.1.1 中子的散射19-20
3.1.2 中子的吸收20-21
3.2 裂变反应和临界条件21-24
3.2.1 核裂变历程21-23
3.2.2 有效增殖因数 k_(eff)23-24
第4章 ADS 嬗变反应堆系统介绍24-28
4.1 核素嬗变技术24-26
4.2 ADS 嬗变反应堆概况26-28
4.2.1 常见的嬗变反应堆26
4.2.2 ADS 嬗变堆芯构造26-28
第5章 ADS 嬗变堆冷却剂及燃料非均匀布置优化的 MCNP 模拟探讨28-51
5.1 ADS 嬗变堆模型的建立28-32
5.1.1 ADS 嬗变堆的实际模型28-31
5.1.2 ADS 嬗变堆在 MCNP 中的几何结构描述31-32
5.2 MCNP 几何结构绘图32-34
5.3 ADS 嬗变堆的数据卡描述34-35
5.4 模拟结果及浅析35-50
5.4.1 燃料棒成分中~(238)U 和~(239)Pu 质量比例的变化对反应堆有效增殖系数 K_(eff)的影响35-40
5.4.2 ADS 嬗变堆不同的冷却剂中对中子能谱的影响40-44
5.4.3 燃料组件非均匀布置的优化模拟44-50
5.5 本章小结50-51
第6章 总结与展望51-53
感谢53-54
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