论文题目: 加速器驱动次临界系统（ADS）束流瞬变动态响应的微机仿真研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 核能科学与工程
作者: 于涛
导师: 李吉根,凌球,史永谦
关键词: 加速器驱动洁净核能系统,束流瞬变,计算机仿真
文献来源: 中国原子能科学研究院
发表年度: 2005
论文摘要: 裂变能的开发及大规模商业应用,已分别有50年与25年的历史。虽然人们把人类最终解决能源问题的希望寄予核聚变能的应用,但纵观核聚变40年的研究发展历程及当前的态势,一般都预期核聚变能的应用从原理验证、工程开发、工程示范到商业示范,进而到商业应用还有相当长的过程,因此,从现在到21世纪中叶以后的很长时期内,所谓核能即指裂变能的利用。 当前商业应用的核能系统还存在若干阻碍裂变能进一步发展的缺点,即高放射性废物的最终处理、铀资源利用率不高和安全性问题。近十余年来,核科学界一直在寻求可以克服这些障碍的创新技术路线——加速器驱动的次临界系统。我国已经将该研究列为国家重点基础研究项目“973”计划——“加速器驱动洁净核能系统”(Accelerator Driven System,简称ADS,下同)。这种由高能质子加速器和次临界反应堆等所构成的混合系统将成为目前商用的核能系统与核聚变能可充分利用间的过渡。 加速器驱动的反应堆系统(ADS)中的次临界反应堆工作在高功率水平,裂变热功率密度与同类核电站堆芯功率密度大体相当,因此与反应堆安全要求相关的设计准则与现有核电站用堆芯大体相同。 而ADS中次临界堆芯的功率水平依靠强流质子轰击散裂靶产生的中子源来维持,因此质子束流的不稳定性,以及任何形式的失束都将对次临界堆的功率水平产生影响,进而对ADS的安全性产生影响。因此,加速器驱动的反应堆系统(ADS)的可靠性主要决定于高功率质子加速器(HPPA)运行的可靠性。 在ADS中,强流质子加速器(HPPA)的稳定性和失束的总合统称为HPPA的可靠性,这里所说的失束是指针对次临界反应堆而言,由于某种原因造成HPPA质子束流中断或从束管中丢失。 产生失束现象的主要原因在于离子源及加速结构的射频系统事故。离子源事故主要来源于高压打火,失束时间一般小于一秒,可以自动恢复;而射频系统事故引起的失束在5分钟以上,须人工介入。 HPPA失束对次临界反应堆的影响有两方面:一、由于外源的突然中断对反应堆中子学行为的改变引起的功率变化;二、由于功率骤变将直接影响的材料反应堆的温
论文目录:
第一章 概述
1．1 裂变核能发展与加速器驱动的反应堆系统(ADS)
1．1．1 裂变核能可持续发展的关键问题
1．1．2 加速器驱动系统(Accelerator Driver System)构成及原理
1．2 研究项目的背景及意义
1．3 计算机仿真研究与本研究仿真工作平台
1．3．1 计算机仿真研究
1．3．2 核电厂的计算机仿真研究
1．3．3 本研究仿真工作平台
1．4 论文的主要工作及研究路线
1．4．1 ADS束流瞬变的仿真物理模型
1．4．2 ADS束流瞬变仿真研究线路
1．4．3 SIMULINK-ADS仿真软件包研制流程
第二章 驱动堆堆芯物理仿真模型的建立
2．1 前言
2．2 外中子源驱动次临界反应堆模型
2．2．1 单组缓发中子次临界反应堆动力学方程
2．2．2 六组缓发中子次临界反应堆动力学方程
2．3 ADS加速器流强与反应性的关系
2．4 次临界反应堆传递函数
2．5 反应性反馈
2．5．1 多普勒(Doppler)效应
2．5．2 燃料膨胀效应
2．5．3 冷却剂温度反应性效应
2．5．4 堆芯径向膨胀反应性效应
2．5．5 堆芯弯曲反应性效应
第三章 驱动堆堆芯传热仿真模型
3．1 概述
3．2 堆芯热力学方程
3．3 堆芯传热传递函数
第四章 驱动堆其他部件模型
4．1 热钠池模型
4．2 中间热交换器模型
4．3 冷钠池模型
4．4 循环泵模型
4．5 栅板联箱模型
4．6 管道模型
4．7 蒸汽发生器模型
第五章 ADS束流瞬变研究仿真软件包——SIMULINK-ADS
5．1 概述
5．2 堆芯中子动力学模块
5．3 反应性反馈模块
5．4 蒸汽发生器模块
5．5 栅板联箱模块
5．6 循环泵模块
5．7 中间热交换器模块
5．8 热钠池模块
5．9 冷钠池模块
5．10 管道模块
5．11 ADS系统仿真模块
第六章 SIMULINK—ADS仿真运行结果及分析
6．1 国际上对ADS失束的基准研究
6．2 OECD/NEA研究机构基准问题的初始条件
6．3 SIMULINK—ADS仿真运行的初始条件
6．4 SIMULINK—ADS的仿真运行环境
6．5 SIMULINK-ADS仿真结果与国际上结果比较及分析
6．5．1 失束仿真结果及分析
6．5．1．1 功率输出
6．5．1．2 小结
6．5．1．3 燃料温度
6．5．1．4 堆芯出口温度
6．5．1．5 热钠池温度
6．5．1．6 小结
6．5．2 失束合并失流事故仿真结果
6．5．2．1 keff=0．95时完全失束合并失流事故仿真结果
6．5．2．2 keff=0．97时完全失束合并失流事故仿真结果
6．5．2．3 keff=0．98时完全失束合并失流事故仿真结果
6．5．2．4 keff=0．99时完全失束合并失流事故仿真结果
6．5．2．5 小结
6．5．3 束流正瞬变仿真结果
6．5．3．1 不同keff值时引入不同时段的正束流瞬变时功率响应
6．5．3．2 不同keff值时引入不同时段正束流瞬变时燃料温度
6．5．4 不同keff值时束流正瞬变合并失流事故仿真结果
6．5．4．1 不同keff值时束流正瞬变合并失流事故仿真结果
6．5．4．2 不同keff值时束流正瞬变1s、6s合并失流事故仿真结果
6．5．4．3 小结
第七章 结论
致谢
参考文献
在学期间发表的学术论文清单
发布时间: 2005-12-05
参考文献
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标签：加速器驱动洁净核能系统论文; 束流瞬变论文; 计算机仿真论文;