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核电站乏燃料水池空间剂量率分布的MC研究和安全分析

李高峰  
【摘要】:本论文来源于中国核动力研究设计院的研究项目。近年来随着核电的迅速发展,从反应堆里卸载出来的乏燃料日益增多,乏燃料的贮存已经成为核燃料循环过程中的一个重要环节。与此同时,关于乏燃料贮存过程中的辐射安全及临界安全问题已经成为一项重要的研究课题。 目前国内外关于乏燃料辐射屏蔽的精确计算和临界安全问题的研究还不多。而乏燃料具有高放射性、高热量等特点,一旦发生事故,将对周围工作场所产生极大的辐射危害,因此加强乏燃料贮存场所的辐射安全和临界安全研究具有十分重要的意义。 本文利用ORIGEN-Ⅱ和MCNP5程序结合计算,首先对具有一定燃耗的乏燃料组件中的主要放射性裂变产物进行分析,得到伽玛射线的能群分布,建立乏燃料组件的精确MC模型,对乏燃料组件的辐射屏蔽问题进行计算,得到乏燃料水池贮存区空间上的剂量率分布曲线。同时,通过分析乏燃料贮存水池在正常工况和失水情况下的临界安全,可以更好的指导乏燃料贮存水池的核安全管理。本文采用ORIGEN-Ⅱ和MCNP5程序对乏燃料水池的剂量率和临界安全进行计算分析,得到如下结论: (1)通过对乏燃料组件中放射性核素及所放出伽马射线能群分布的精确分析,对MC模型中的乏燃料组件放射源进行修正,可以比较精确的模拟乏燃料组件的剂量率分布。 (2)在使用MCNP5计算乏燃料水池空间剂量率分布时,利用重复结构填充功能建立整个乏燃料水池的MC模型,通过对乏燃料水池空间进行栅格分区,可以得到乏燃料组件对乏燃料水池上方产生的辐射分布。 (3)参照辐射防护法规EJ316-88的规定,对乏燃料水池在不同失水状况下的辐射水平进行分析,将乏燃料水池工作场所分为常规工作区、间断工作区、限定工作区和特许工作区。对现场工作人员在不同事故工况下的辐射防护提供了一定的指导依据。 (4)在对乏燃料水池的临界安全进行分析计算时,分别采用了两种不同的计算方法分析了乏燃料水池在正常工况和事故工况下的临界安全问题。两种工况下的Keff值分别为0.92276、0.50899,依照现有的贮存布局,在乏燃料组件未发生熔化的条件下,乏燃料贮存水池不会发生超临界事故。 (5)使用ORIGEN-Ⅱ和MCNP5程序相结合分析乏燃料贮存水池的辐射屏蔽及临界安全问题,可以得到比较理想的计算结果。为乏燃料水池在以后所进行的维护工作和乏燃料贮存布局提供一定的参考,降低因人因因素发生事故的概率。


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