行波堆理论及安全分析

本书分上中下三篇，共10章。本书第1章对核能发展所面临的关键问题、行波堆的原理以及行波堆的研究现状进行了概述，并阐述了行波堆在解决现有核能问题所具有的先天优势，及行波堆技术的可行性。第2~4章介绍了轴向行波堆的理论研究、数值模拟以及轴向行波堆策略的应用。通过建立基本数学物理模型，研究了增殖-燃烧波的稳态特性，并基于球床堆研究了轴向倒料策略的增殖-燃烧波特性。通过建立输运-燃耗耦合模型，研究了钠冷行波堆的启动特性，轴向倒料堆芯的物理特性，以及堆芯物理特性随倒料周期的变化规律。结合第四代堆研究成果，介绍了轴向行波堆策略在钠冷快堆、超临界水冷快堆、高温气冷堆以及铅铋快堆上的应用，从基础理论层面揭示了轴向行波堆的物理本质，并全面展示了其应用前景。第5~8章介绍了径向行波堆理论研究、数值模拟、行波堆优化以及基于径向行波堆的MA嬗变特性研究，展现了径向行波堆的物理本质和工程可实现性，同时展示了基于行波堆技术的核燃料循环的优选性。通过建立基本数学物理模型，研究了由外向内和由内向外的径向增殖-燃烧波，并对上述倒料方式的堆芯特性进行了对比分析。介绍了径向步进式倒料策略，并对其进行了数值模拟。通过材料的优化选择、设定堆芯设计准则、优化燃料组件参数，从倒料方式和倒料周期两方面对径向倒料行波堆进行优化设计，分析了堆芯平衡态物理特性以及堆芯物理特性随倒料周期的变化。基于优化设计的径向倒料行波堆，在均匀装载的方式下研究了行波堆的MA嬗变特性，包括不同MA质量份额下的嬗变效率以及MA对堆芯物理特性和安全参数的影响规律。第9章和第10章介绍了行波堆堆芯稳态热工水力特性分析和不同行波堆系统的安全分析，揭示了行波堆高功率峰因子下的堆芯热工水力特性和系统安全特性。
本书的工作先后得到国家自然科学基金杰出青年基金项目（11125522）、国家自然科学基金“优选核裂变能的燃料增殖与嬗变”重大研究计划培育项目（91126009）、国家自然科学基青年科学基金项目（11105103）、教育部长江学者创新团队发展计划（IRT1280）、中国核动力研究设计院、中国原子能科学研究院、上海核工程研究设计院等的支持。

   序1

序2

前言

符号表

缩略词

第1章 行波堆概述

1.1 背景及意义

1.2 外研究现状

1.2.1 轴向行波堆

1.2.2 径向行波堆

1.3 本书的主要内容

参考文献

上篇 轴向行波堆

第2章 轴向行波堆理论

2.1 增殖一燃烧波稳态特性

2.1.1 基本数学物理模型

2.1.2 模型的理论求解

2.1.3 典型钠冷快堆中的增殖一燃烧波基本解

2.2 轴向倒料策略

2.2.1 基本数学物理模型

2.2.2 理论模型的求解

2.2.3 球床堆中的增殖燃烧波

参考文献

第3章 轴向行波堆数值模拟

3.1 增殖一燃烧波启动特性

3.1.1 输运一燃耗耦合程序开发及验证

3.1.2 堆芯设计和模型建立

3.1.3 启动特性

3.2 轴向倒料策略

3.2.1 轴向倒料方案

3.2.2 堆芯物理特性

3.3 堆芯特性随倒料周期的变化

3.3.1 不同燃料的燃烧特性

3.3.2 堆芯物理特性

参考文献

第4章 轴向行波堆策略的应用

4.1 钠冷快堆型行波堆

4.1.1 行波堆概念设计

4.1.2 行波堆控制模式

4.2 超临界水冷快堆型行波堆

4.2.1 计算模型

4.2.2 PWR燃耗和Keff计算

4.2.3 SCWFR一维倒料计算

4.3 高温气冷堆型行波堆

4.3.1 计算策略

4.3.2 计算工况和结果分析

4.4 铅铋快堆型行波堆

4.4.1 计算策略

4.4.2 计算工况和结果分析

参考文献