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Z箍缩驱动聚变-裂变混合能源堆总体概念研究

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强激光与粒子束 2014年第9期26卷 1-6页

作者：彭先觉王真中国工程物理研究院四川绵阳621900 中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳621900

中国工程物理研究院提出的Z箍缩驱动聚变-裂变混合能源堆(Z-FFR)概念,采用Z箍缩热核聚变产生的大量中子驱动次临界裂变堆而释放能量,集成了"局部整体点火"聚变靶、"先进次临界能源堆"等创新概念,在安全、经济、持久和环境友好等方面具... 详细信息

中国工程物理研究院提出的Z箍缩驱动聚变-裂变混合能源堆(Z-FFR)概念,采用Z箍缩热核聚变产生的大量中子驱动次临界裂变堆而释放能量,集成了"局部整体点火"聚变靶、"先进次临界能源堆"等创新概念,在安全、经济、持久和环境友好等方面具有优良的品质,有望成为有效应对未来能源危机和环境气候问题的千年能源。简要回顾了国内外Z箍缩聚变能源(Z-IFE)的相关研究进展,介绍了中国工程物理研究院在Z-FFR方向的总体概念研究情况,从驱动器、聚变靶设计和次临界裂变堆三方面阐述了此能源系统的原理结构和运行特点,对其经济性进行了评估,同时提出了未来Z-FFR的发展路线图设想。

关键词： Z箍缩聚变-裂变混合堆局部整体点火次临界能源堆

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次临界能源堆包层中子学概念研究

原子能科学技术 2013年第B06期47卷 255-260页

作者：师学明彭先觉北京应用物理与计算数学研究所北京100088

介绍了次临界能源堆包层中子学概念研究进展。采用MCNP与ORIGENS耦合的输运燃耗程序MCORGS开展研究。利用一维模型改进了产氚区和屏蔽区的设计。产氚区采用多区分层布置,降低水对中子的吸收,大幅减少了Li4SiO4的用量。屏蔽区采用铁和水... 详细信息

介绍了次临界能源堆包层中子学概念研究进展。采用MCNP与ORIGENS耦合的输运燃耗程序MCORGS开展研究。利用一维模型改进了产氚区和屏蔽区的设计。产氚区采用多区分层布置,降低水对中子的吸收,大幅减少了Li4SiO4的用量。屏蔽区采用铁和水多区分层布置,包层泄漏中子数为10-4量级,超导线圈沉积热小于60kW,28a内中子注量小于1022 m-2。针对不同的铀水体积比(RV),探讨了相应的后处理策略。随着RV的减小,需去除的裂变产物相应增加。建议采用RV=2的物理设计,平常只需作燃料重整,每隔几十年作1次高温干法去除沸点在3 600K以下的裂变产物即可。最后,参考国际热核实验堆几何结构,建立三维包层模型,进行了初步研究。

关键词：混合堆中子学屏蔽燃耗高温干法后处理

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次临界装置中子时间特性研究

核动力工程 2014年第S2期35卷 16-18页

作者：白云杨波龚建彭先觉北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国工程物理研究院中子物理学重点实验室四川绵阳621900 中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京100088

用稠密等离子体聚焦源测量法确定次临界装置的瞬发中子衰减常数时发现,反射层材料不同的次临界装置具有不同的中子时间特性。本文采用蒙特卡罗方法分析带含氢反射层和带金属反射层两种次临界装置的有效增殖因数(keff)、瞬发中子代时间... 详细信息

用稠密等离子体聚焦源测量法确定次临界装置的瞬发中子衰减常数时发现,反射层材料不同的次临界装置具有不同的中子时间特性。本文采用蒙特卡罗方法分析带含氢反射层和带金属反射层两种次临界装置的有效增殖因数(keff)、瞬发中子代时间、能谱等中子学参数的时间特性。结果表明,对含氢反射层装置,在10-6 s的时间尺度内,泄漏的快信号反映装置内部活性区的特性;在10-6~10-4 s或更长量级的时间尺度内,中子的谱形和空间分布逐渐趋于平衡,泄漏信号表征整个次临界装置的定态特性。

关键词：次临界时间特性瞬发中子衰减常数

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快Z箍缩等离子体研究与能源前景

强激光与粒子束 2009年第6期21卷 801-807页

作者：华欣生彭先觉中国工程物理研究院四川绵阳621900

综述了快Z箍缩等离子体研究国内外最新进展及其聚变能源应用前景,介绍了快Z箍缩研究对高能密度物理与惯性约束聚变研究的意义,尤其对高产额、低成本聚变能源技术的可行性研究作了预测,初步探讨了作为聚变能源可能遇到的技术问题。

关键词：快Z箍缩内爆高能密度物理惯性约束聚变聚变能源

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中子输运随机过程中的转移概率矩阵

原子能科学技术 2009年第7期43卷 590-593页

作者：李龙彭先觉北京应用物理与计算数学研究所北京100088

针对某一类中子输运随机过程,得到该过程的转移概率矩阵,通过数值计算并与相应的解析解比较,此方法得出的物理图像更清楚,且不需假定中子1次裂变发射的中子数为2。

关键词：中子输运随机过程转移概率矩阵无穷裂变链

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核爆发电问题中核燃料循环的中子学研究

计算物理 2006年第5期23卷 589-593页

作者：白云彭先觉北京应用物理与计算数学研究所北京100088

研究核爆聚变电站中的一类中子学问题———如何利用核爆炸产生的大量中子生产核燃料.首先,根据核爆中子场的特点,确定可以利用的中子能量范围.用慢化理论对慢化材料的厚度进行估计,并用MCNP程序进行数值计算.研究如何利用中子反照效应... 详细信息

研究核爆聚变电站中的一类中子学问题———如何利用核爆炸产生的大量中子生产核燃料.首先,根据核爆中子场的特点,确定可以利用的中子能量范围.用慢化理论对慢化材料的厚度进行估计,并用MCNP程序进行数值计算.研究如何利用中子反照效应减少造材料层的厚度,最后提出一个较合理的造材料技术路线.

关键词：中子行为和平核爆反应堆聚变爆炸

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混合能源堆包层中子学初步概念设计

核动力工程 2010年第4期31卷 5-7,20页

作者：师学明彭先觉中国工程物理研究院北京研究生部北京100088 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

提出了以天然铀或压水堆乏燃料的锆合金为燃料、轻水冷却、后处理铀钚不分离、具有良好防核扩散性能的能源堆概念。利用MCNP程序与ORIGENS程序相耦合的方法设计了包层中子学初步方案,给出了初步换料方案。能源堆对聚变堆芯参数的要求不... 详细信息

提出了以天然铀或压水堆乏燃料的锆合金为燃料、轻水冷却、后处理铀钚不分离、具有良好防核扩散性能的能源堆概念。利用MCNP程序与ORIGENS程序相耦合的方法设计了包层中子学初步方案,给出了初步换料方案。能源堆对聚变堆芯参数的要求不高于国际热核聚变实验堆(ITER),可以实现利用^(238)U的目的。

关键词：混合堆铀锆合金轻水 MCNP程序 ORIGENS程序

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铀-水体积比对混合能源堆中子学性能的影响

核动力工程 2012年第4期33卷 139-142页

作者：师学明彭先觉北京应用物理与计算数学研究所北京100088

介绍输运燃耗耦合程序MCORGS的理论模型,利用MCORGS研究铀-水体积比对混合能源堆中子学性能的影响。研究表明,采用天然铀为裂变燃料,且铀-水比为2:1时,可实现较高的能量放大,保持氚自持,中子学性能可以维持100 a以上;采用压水堆乏燃料时... 详细信息

介绍输运燃耗耦合程序MCORGS的理论模型,利用MCORGS研究铀-水体积比对混合能源堆中子学性能的影响。研究表明,采用天然铀为裂变燃料,且铀-水比为2:1时,可实现较高的能量放大,保持氚自持,中子学性能可以维持100 a以上;采用压水堆乏燃料时,铀-水比的选择余地更大,能量放大和产氚能力提高,但燃料增殖能力下降。

关键词：输运燃耗 MCORGS程序铀-水体积比混合堆

MCORGS及次临界能源堆包层概念研究进展

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原子能科学技术 2017年第12期51卷 2258-2264页

作者：师学明王曦彭先觉北京应用物理与计算数学研究所北京100088

次临界能源堆是以能源供应为目的的一种聚变裂变混合堆,以聚变驱动,天然铀为裂变燃料,轻水为冷却剂。本文针对该混合堆开发了基于MCNP与ORIGENS的三维中子输运燃耗耦合程序MCORGS,分析了包层三维中子学模型。提出简化干法后处理,设想利... 详细信息

次临界能源堆是以能源供应为目的的一种聚变裂变混合堆,以聚变驱动,天然铀为裂变燃料,轻水为冷却剂。本文针对该混合堆开发了基于MCNP与ORIGENS的三维中子输运燃耗耦合程序MCORGS,分析了包层三维中子学模型。提出简化干法后处理,设想利用衰变热将乏燃料加热到2 100K,将沸点低于该温度的裂变产物挥发去除。计算了包层各区材料每年发生的原子移位数,建议采用10a左右的换料周期,乏燃料经后处理后可多次复用。第1个寿期内氚增殖比TBR平均约1.15,包层能量放大倍数M平均约12;第2~9个寿期内TBR平均约1.35,M平均约18。利用流体动力学程序完成了包层CAD模型建立、网格划分及稳态传热计算分析,各区材料的最高温度均低于许用温度并有较大裕量。

关键词：次临界能源堆包层中子学输运燃耗