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不同情况下的乏燃料包装容器临界计算

曾磊  
【摘要】:KBS-3乏燃料包装容器用于瑞典乏燃料地质处置,由易延展的铸型铁内衬和铜屏蔽罩组成。铸型铁内衬提供机械强度支撑,铜屏蔽罩防止包装容器被腐蚀。当包装容器破损时,由于高放废物里存在可裂变材料,如Pu-239、U-233等,在地下水进入情况下时,由于水是良好的慢化剂和冷却剂,会将平均能量为2Mev的快中子慢化为热中子,可裂变材料在热中子的作用下会发生链式裂变反应,一次大约释放200Mev的能量,同时会释放两到三个中子。用有效增殖因素Keff表示自续链式裂变反应的条件,如果Keff1,称系统是次临界;Keff=1,称系统为临界;Keff1,称系统为超临界。当系统处于次临界或者临界,是可控的,不会对周围环境和周边的居民造成危害;当系统处于超临界,会产生临界安全事故。所以要进行临界安全计算。 本文采用MCNP程序模拟计算在空气中压水堆型乏燃料包装容器完好以及破损有水入浸两种情况下的Keff值;压水堆型乏燃料包装容器置于地质处置库中,包装容器完好且处于正常安全的膨润土中时,有水入浸膨润土但未损坏包装容器时和包装容器破损有地下水入浸时这几种情况下的Keff值,来验证乏燃料包装容器的临界安全性。同时研究了水入浸量不同时中子能谱的变化。对结果讨论分析,得出如下主要结论: 1.压水堆型乏燃料包装容器在单个容器正常情况下的Keff值为0.13762左右,在发生浸水情况下Keff值会增大,也均小于0.71,所以即使在包装容器破损地下水浸入时该装置安全有效。 2.通过研究乏燃料包装容器中水入浸量对中子能谱的影响发现,能被探测器探测到的中子集中在低能端,其他的被探测到的概率非常小。 3.入浸乏燃料包装容器的水量变大,则会有更多的快中子被慢化成低能中子,在低能区由于共振吸收现象的存在使得有的地方中子通量密度很小,在其余能量段的中子概率较入浸水量小时明显更大了。


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