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高放废物的处置是关系到我国核电能否形成完整闭环的最后一个关键环节,也是核电发展过程中需要突破的瓶颈,关系到我国的国计民生。其中深地质处置作为最有希望的方法越来越受到国内外的重视。我国的高放废物地质处置起步较晚,但是发展较快。主要借鉴瑞典的经验,其中KBS-3系统是已经过严格的安全评价和被采纳的处置方案。该方案中主要的物理屏障是乏燃料锆包壳、密封容器、缓冲材料和围岩。其方法是先将乏燃料贮存数十年,然后再将其放入由铜-钢构成的容器中进行密封,而后将这些密封容器通过分散设置的处置穴置于数百米深的地下,密封容器外再以膨润土回填屏蔽。论文以KBS-3系统为研究内容,以MCNP5蒙特卡洛数值模拟程序为工具,依托国防科工局“三放”废物处置课题和核工业北京地质研究院高放废物地质处置项目,研究不同乏燃料包装容器铸铁内衬材料对临界值的影响,进行KBS-3竖直处置和水平处置方式在不同水浸高度下乏燃料包装容器临界安全模拟分析,并且针对临界值的变化结合中子能谱进行了多种影响因子的分析解释。本文的主要研究内容和研究成果有:（1）调研高放废物地质处置相关资料及发展现状,了解国内外最新的动态,掌握相关数据。（2）采用MCNP5程序分别模拟计算使用三种不同铸铁内衬材料I24、I25和I26的乏燃料包装容器,并对乏燃料容器进行实验室条件下的Keff模拟,模拟得到在正常情况下乏燃料包装容器的初始Keff值为0.13;在发生极端事故乏燃料包装容器完全被水浸的情况下,最大Keff值为0.71,均未触及临界的极值0.9。因此在不发生乏燃料的临界值在短时间内迅速增大而导致乏燃料包装容器放热损毁的情况下,乏燃料包装容器的临界安全性是良好的。（3）针对KBS-3竖直处置库系统进行临界安全模拟研究。结果表明,在无水浸入乏燃料组件的情况下,乏燃料包装容器的初始Keff值为0.14,比在正常情况下的初始临界值略高,是由于在处置库中发生了反射效应导致的。在地下水浸入乏燃料组件的情况下,随着水位的不断上升,乏燃料包装容器的Keff值逐渐上升到0.71,模拟的结果保证了乏燃料包装容器的临界安全性。（4）针对KBS-3水平处置库系统进行临界安全模拟研究。结果表明,在无水浸入乏燃料组件的情况下,乏燃料包装容器的初始Keff值为0.14,与KBS-3竖直处置库的初始临界值基本相同,同时也验证了系统模型的合理性。在地下水浸入乏燃料组件的情况下,随着水位的不断上升,乏燃料包装容器的Keff值逐渐上升到0.71,模拟的结果也表明乏燃料包装容器的临界安全不会受到威胁。（5）针对在KBS-3竖直处置库和KBS-3水平处置库系统中,乏燃料包装容器的临界值变化进行中子能谱模拟分析,解释了临界值出现变化的原因是多种影响因素共同作用的结果。主要的因素是水的慢化效应和反射效应,其次是系统的几何形状,这些因素决定着临界值变化的快慢。除此之外,中子在低能区的共振吸收是也不能忽视的影响因素。