加速器驱动次临界堆瞬态安全过程与影响机理研究

加速器驱动次临界系统（ADS）是一种有发展前景的长寿命高放核废料嬗变装置。液态金属铅铋冷却的ADS嬗变堆具有特殊的优势已成为国际研究热点，但在应用前还面临着诸多技术问题需要解决。由于堆内装载大量的次锕系核废料并要求达到较高的燃耗深度，同时需要在外中子源驱动下运行，将会带来特殊的中子物理、热工水力学及其耦合影响问题，对反应堆的安全运行和控制带来新的挑战。本项目针对上述问题拟采用理论分析、数值模拟与实验研究相结合的手段，开展外中子源和深燃耗条件对次临界堆瞬态安全特性的影响以及次临界堆典型事故过程与影响机理的研究，透悉次临界嬗变堆瞬态安全相关的三维时空中子物理、热工水力及其耦合影响过程和作用机理，建立ADS次临界堆事故谱和安全评价方法体系，深入理解各种瞬态事故造成的后果，并给出应对策略和防范措施，为次临界堆安全设计和运行提供理论和技术支持。

完成了散裂靶/堆靶耦合中子学分析和束流瞬变下散裂靶安全特性的分析，建立了ADS束流扰动分析体系，揭示了束流扰动对散裂靶和次临界堆的安全影响规律；针对铅铋次临界堆的需求，发展了三维中子输运程序SuperMC，并开发了高能中子数据库HENDL-ADS，开展了基于D-T聚变中子源的不同角度中子学积分实验和基于西安脉冲堆的中子学积分实验，通过实验发现美国数据库（ENDF/B-VII.1)对D-T中子下的铅铋模块模拟结果与实验的差别较大；开展了不同燃料下装载的燃耗特性分析，研究了研究不同燃耗下中子动力学参数的变化，发现MA/Pu装料份额存在最佳比例，空泡系数和冷却剂温度负反馈系数受深燃耗影响大；开展了多组典型事故瞬态响应和事故余热排出系统特性研究，开展了多个自然循环高度（2m~3.3m）、加热功率（0~70kW）的铅铋自然循环实验，初步验证了用以分析铅铋堆瞬态事故的铅铋系统分析程序的正确性，并首次开展带绕丝铅铋堆大组件（61根棒）传热实验；基于前期ADS安全影响机理研究，ADS研究中首次应用Objective-provision Tree方法进行安全评价体系构建，并将ADS特殊安全问题进行梳理和分类。.项目共发表（含收录）科技论文35篇，其中SCI收录12篇，国内核心期刊23篇；国家发明专利授权3项，申请13项。.项目研究中，共有8名博士，11名硕士与该自然科学基金项目有关，现已有4名博士，7名硕士毕业。.ADS的安全性对ADS及核废料嬗变领域的发展具有至关重要的作用，本课题可继续研究下去，建议可重点开展在铅铋零功率堆环境下的中子学积分实验开展堆-靶-器耦合安全分析研究。