《表1 次锕系核素成分:小型模块化增殖焚烧快堆MA嬗变性能分析》

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《小型模块化增殖焚烧快堆MA嬗变性能分析》


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目前,很多核能系统采取一次通过的方式来处理反应堆里卸出的乏燃料,但乏燃料中仍包含许多未经充分利用的易裂变核素U、Pu及次锕系核素(Minor Actinides,MA),导致铀燃料利用率低,且乏燃料在放射性废物处理及长期储存方面存在很大的风险。乏燃料最小化是核能的可持续发展的重要挑战之一,而嬗变MA能够大幅度降低乏燃料的放射性,实现废料最小化。所谓MA嬗变(焚烧),是将MA核素与中子发生裂变核反应(或者先俘获再裂变),使之转换成低原子量、短寿命或者稳定核素,以消除长寿命核素的放射性危害,同时充分利用嬗变释放的能量。本文主要嬗变对象为压水堆卸料中的MA,包括237Np、241Am、243Cm、244Cm、243Am及245Cm,核素成分见表1[1]。前4个核素的裂变截面与可裂变核素232Th、238U类似,引发裂变的中子阈能较高(0.1~1 MeV),当E>0.1 MeV时,MA的裂变性能比238U更好[2]。高效焚烧MA不仅可以降低放射性核废料排放,还能提升核燃料的利用效率[3-5]。因此,在多类堆型上均开展了核废料嬗变的相关研究,如:轻水堆、加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven Sub-critical System,ADS)、钍基氯盐快堆、铅铋堆、CANDU(CANada Deuterium Uranium)堆等[6-11]。