CFETR堆体活化计算与分析

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中国正在设计建造中国的第一个核聚变反应堆——中国聚变工程实验堆(China Fusion Engineering Test Reactor, CFETR),中子活化分析在中国聚变工程实验堆的评估检验中起着重要作用,可以为聚变堆其它相关系统的设计及核废料评估提供数据。本文结合当前CFETR的设计方案,将其简化为便于计算的一维模型,选择使用了基于蒙特卡洛方法的通用粒子物理模拟程序—FLUKA,对聚变反应堆产氚包层、屏蔽层、真空室结构材料、环向场线圈等模块进行了中子活化蒙卡模拟计算。通过整理分析计算结果数据,得出了中国聚变工程实验堆各模块的中子活化特性,验证了当前CFETR设计方案的辐射安全可靠性。相应结论可以为今后CFETR各部件的设计及进一步的中子活化分析计算提供数据参考。首先按照目前CFETR的设计方案,将其简化为一维模型,降低了计算复杂程度。用FLUKA程序计算了CFETR以满聚变功率稳态运行时堆内中子通量密度随径向的变化情况,为之后的中子活化计算提供依据。然后在假定聚变堆以200MW满聚变功率持续稳态运行一年后停堆的条件下,计算了堆内不同区域比活度以及总活度的分布情况,并计算了不同区域总活度随停堆时间的变化情况。最后,分析了不同区域停堆后不同时间内所含的主要放射性核素,得出了产氚包层、屏蔽层、真空室结构材料、环向场线圈等模块的中子活化特性。计算结果表明:在聚变堆以200MW聚变功率持续稳态运行一年后,刚停堆时堆体的总活度为1.05×1019Bq,停堆十年后堆体总活度为1.03×1017Bq,此时堆体主要残留放射性核素为55Fe。结果表明:目前CFETR的设计不存在突出的放射性环境安全问题。
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