重水堆釷鈾燃料增殖循環方案研究

楊 波，施建鋒，畢光文，湯春桃

(上海核工程研究設計院, 上海200233)

重水堆釷鈾燃料增殖循環方案研究

楊 波，施建鋒，畢光文，湯春桃

(上海核工程研究設計院, 上海200233)

論文的目的是研究重水堆釷鈾燃料增殖循環方案。基于前期設計的技術路線，以CANDU-6堆芯為參考堆芯，研究了釷基堆芯燃料管理策略，分析了中子學特性，并對乏燃料特性進行了評估，包括放射性毒性、衰變熱和伽馬射線。在此基礎上，建立了釷鈾燃料增殖循環方案，其在可持續性關鍵指標方面優于常規天然鈾一次通過循環。

重水堆；燃料循環；釷鈾增殖循環

相對于鈾燃料，釷基燃料具備多方面的潛在優勢。238U-239Pu燃料循環僅在快中子譜區可實現易裂變核素的增殖，而232Th-233U增殖循環在快譜、超熱譜和熱譜區均可實現。與鈾燃料循環相比，釷燃料循環產生的具有長期放射性毒性的超鈾核素總量要少得多。釷燃料循環中，232U的短壽命子體所釋放的高能伽馬射線增強了燃料的防核擴散性。由于更高的熔點、更高的熱導率和更低的熱膨脹系數，二氧化釷(ThO2)燃料比二氧化鈾(UO2)具有更優的熱物理性能[1]。

CANDU堆是成熟的商業動力反應堆，使用重水作為慢化劑和冷卻劑，具有良好的中子經濟性，這對實現核燃料的增殖循環具有重要的意義。同時，CANDU堆采用壓力管設計，使用體積小且結構簡單的棒束型燃料組件，并支持在線換料。棒束型燃料組件設計利于含放射性燃料組件的生產，在線換料使得堆芯可在無需大量剩余反應性的情況下進行精細的反應性管理?！?br>