铅基快堆嬗变次锕系核素与长寿命裂变产物特性研究
核工程与核技术资助企业:
中广核研究院
企业导师: 赵常有

指导教师: 郭 辉

项目成员: 潘璟瑜,周正澈

项目概述
核能以其高效、清洁的特点成为重要的能源选择,但乏燃料中高放射性废物(次锕系核素MA和长寿命裂变产物LLFP)的长期危害是其广泛应用的主要障碍。铅基快堆作为第四代核能系统的核心堆型之一,不仅具有优异的本征安全性和燃料利用率,还能够通过嬗变技术减少高放废物,降低长期辐射危害,提升核燃料循环效率。因此,本项目聚焦于铅基快堆中的MA和LLFP嬗变特性及其对堆芯性能的影响,研究不同靶件形式、慢化与非慢化调节策略及嬗变过程对堆芯整体性能的复杂耦合作用。
项目目标
本项目通过建立长寿期铅基快堆中子输运-燃耗耦合计算模型和嬗变分析模型,系统分析不同靶件形式与能谱调节条件下的次锕系核素和长寿命裂变产物的嬗变特性,评估其对堆芯关键物理参数的影响。项目内容主要包括以下几个方面:一是构建高精度计算模型,用于精确模拟次锕系核素和长寿命裂变产物的嬗变路径与行为;二是对比分析均匀、非均匀和局部非均匀三种靶件形式的嬗变特性,探讨慢化与非慢化调节策略对嬗变效率和核素裂变截面的作用机制,提出优化的能谱调节方案;三是结合靶件形式和能谱调节策略,全面量化嬗变过程对堆芯增殖系数、能谱分布和反应性反馈的影响。
项目成果
本项目系统整合了靶件形式和能谱调节策略对嬗变特性及堆芯性能的联合影响,通过结合次锕系核素和长寿命裂变产物的嬗变行为,提出优化铅基快堆堆芯设计的综合方案;建立了高精度的计算模型,全面揭示铅基快堆中次锕系核素和长寿命裂变产物的嬗变规律,为铅基快堆的设计优化及高放废物嬗变技术开发提供理论支撑和技术参考。