加速器驅動先進核能系統(tǒng)

目錄
叢書序
前言
第1章 核能概述 1
1.1 核能發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.1.1 核能發(fā)電 1
1.1.2 核能綜合利用 7
1.1.3 核聚變能 9
1.2 核能發(fā)展機遇與挑戰(zhàn) 11
1.2.1 “雙碳”目標 11
1.2.2 鈾資源承載力 12
1.2.3 環(huán)境友好性 13
1.2.4 社會接受度 13
1.3 核裂變能發(fā)展趨勢 14
1.3.1 提升鈾資源利用率 14
1.3.2 乏燃料后處理 15
1.3.3 擴大核能綜合利用 15
1.4 本章小結 17
參考文獻 17
第2章 核燃料循環(huán)系統(tǒng)介紹 19
2.1 核電系統(tǒng)的發(fā)展 19
2.1.1 **代反應堆 19
2.1.2 第二代反應堆 20
2.1.3 第三代反應堆 22
2.2 發(fā)展中的堆型介紹 23
2.2.1 鈉冷快堆 24
2.2.2 鉛基快堆 27
2.2.3 超臨界水堆 30
2.2.4 高溫氣冷堆 33
2.2.5 熔鹽堆 36
2.2.6 氣冷快堆 39
2.2.7 行波堆 41
2.2.8 加速器驅動次臨界堆 44
2.2.9 聚變-裂變混合堆 47
2.3 乏燃料后處理系統(tǒng)的進展 51
2.3.1 一次通過循環(huán)方案 51
2.3.2 鈾钚復用方案 51
2.3.3 分離-嬗變技術 53
2.3.4 部分裂變產物排除方案 54
2.4 未來核燃料循環(huán)系統(tǒng)發(fā)展趨勢 54
2.5 本章小結 55
參考文獻 55
第3章 加速器驅動系統(tǒng)的發(fā)展 57
3.1 ADS概念 57
3.1.1 ADS概念的提出 57
3.1.2 ADS概念的發(fā)展歷史 59
3.2 ADS物理特性 59
3.2.1 散裂靶物理特性 60
3.2.2 次臨界堆芯物理特性 62
3.3 ADS裝置和進展 64
3.3.1 國外ADS進展 64
3.3.2 我國ADS進展 78
3.3.3 零功率裝置 80
3.3.4 實驗測試裝置 82
3.4 本章小結 83
參考文獻 83
第4章 加速器驅動先進核能系統(tǒng)概述 85
4.1 ADANES概念 85
4.1.1 ADANES概念的提出 85
4.1.2 ADANES概念設計目標 87
4.1.3 未來的核能綠洲場景 88
4.2 ADANES組成與特點 89
4.2.1 ADANES的組成 89
4.2.2 ADANES燃燒器特點 90
4.2.3 ADANES燃燒器系統(tǒng)運行模式 91
4.2.4 乏燃料再生循環(huán)利用的特點 92
4.3 ADANES燃燒器 93
4.3.1 超導直線加速器 93
4.3.2 散裂靶 95
4.3.3 反應堆 97
4.3.4 堆芯關鍵材料 100
4.3.5 燃料循環(huán)模擬算法開發(fā) 101
4.4 乏燃料再生利用 104
4.4.1 乏燃料預處理 105
4.4.2 高溫氧化粉化與揮發(fā) 106
4.4.3 稀土元素分離 108
4.4.4 再生燃料制備 111
4.4.5 元件組裝測試 112
4.5 ADANES發(fā)展路線圖 112
4.6 本章小結 114
參考文獻 114
第5章 ADANES燃燒器系統(tǒng) 117
5.1 超導直線加速器 117
5.1.1 工作原理與組成 120
5.1.2 物理設計 122
5.1.3 關鍵硬件系統(tǒng)介紹 132
5.1.4 研發(fā)進展 144
5.2 高功率散裂靶 153
5.2.1 工作原理與組成 154
5.2.2 顆粒靶 162
5.2.3 鉛鉍靶 175
5.2.4 研發(fā)進展 180
5.3 ADANES反應堆 182
5.3.1 ADANES系統(tǒng)模擬設計算法 183
5.3.2 ADANES設計目標 189
5.3.3 堆芯中子物理研究 191
5.3.4 核燃料循環(huán)中子學研究 202
5.3.5 瞬態(tài)計算分析 206
5.3.6 系統(tǒng)特性分析 211
5.4 CiADS系統(tǒng)介紹 213
參考文獻 216
第6章 ADANES乏燃料再生利用 218
6.1 整體介紹 218
6.1.1 整體流程介紹 218
6.1.2 特點與優(yōu)勢 220
6.2 乏燃料后處理 222
6.2.1 高溫蒸發(fā)處理 222
6.2.2 無水物理處理 248
6.2.3 精細化學分離 259
6.3 燃料制備 271
6.3.1 引言 271
6.3.2 燃料芯塊制備 283
6.4 乏燃料處理前端與后端 301
6.4.1 乏燃料預處理 301
6.4.2 元件組裝 302
6.4.3 整體測試 302
6.5 本章小結 303
參考文獻 303
第7章 ADANES新概念、新方法、新技術 308
7.1 中子源材料 308
7.1.1 金屬鈹?shù)男再|及其應用 308
7.1.2 新型鈹化物的研究 312
7.1.3 鈹顆粒制備工藝 314
7.1.4 小結 318
7.2 中子屏蔽材料 319
7.2.1 中子屏蔽原理 320
7.2.2 稀土中子屏蔽材料 321
7.2.3 含硼中子屏蔽材料 323
7.2.4 新型含硼中子屏蔽材料 327
7.3 燃料包殼材料 328
7.3.1 連續(xù)碳化硅(SiC)纖維 329
7.3.2 纖維/基體界面相 332
7.3.3 復合材料制備工藝 333
7.3.4 腐蝕行為及表面涂層 335
7.3.5 核用連接技術 338
7.3.6 小結 340
7.4 新型冷卻材料 341
7.4.1 顆粒材料 341
7.4.2 熱工設計和實驗 342
7.4.3 小結 347
7.5 堆芯構件 347
7.6 超算與人工智能 349
7.6.1 超算硬件簡介 349
7.6.2 超算軟件算法簡介 351
7.6.3 人工智能在科學中的應用簡介 355
7.7 乏燃料處理趨勢 359
參考文獻 359
第8章 碳中和目標下的先進電力系統(tǒng) 372
8.1 先進電力系統(tǒng)概述 372
8.1.1 先進電力系統(tǒng)概念 372
8.1.2 先進電力系統(tǒng)目標 372
8.1.3 各電力類型的特性 373
8.2 基于ADANES的先進電力系統(tǒng)解決方案 388
8.2.1 研究思路 388
8.2.2 電力負荷特征 389
8.2.3 電力供給情況 391
8.2.4 能源發(fā)電結構構建 395
8.2.5 情景分析 395
8.3 本章小結 403
參考文獻 403