【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種液態堆臨界濃度外推方法及獲得液態堆臨界狀態的方法。
技術介紹
1、在液態堆的調試過程中，首要的任務就是通過實驗確定液態堆的臨界濃度和后備反應性等。反應堆臨界是指有效倍增因子keff等于1或反應性ρ等于0，代表液態堆在無需外中子源的條件下可維持自身的中子鏈式裂變反應。臨界實驗中可以通過逐步增加液態堆內的核燃料來使反應堆達到臨界狀態，這是經常采用的方法。液態堆的臨界實驗主要有三種方法來確定keff等于1，分別是中子計數倒數外推法、反應性內插法和穩定功率法。
2、以次臨界下的中子計數倒數外推法為例，此方法利用源倍增原理。源倍增公式如下：
3、
4、式中，n0為有外中子源和其它結構材料，而無核燃料之前的中子計數，n為裝入核燃料之后的中子計數。當液態堆逐漸趨近臨界，也即keff逐漸接近1時，中子計數率n將趨于無窮大，其倒數趨于0。所謂的中子計數率倒數外推法，即是指以1/n為縱坐標，堆內濃度為橫坐標作圖，曲線外推到與橫坐標的交點處即是液態堆的臨界濃度。對液態堆而言，堆內濃度可以用易裂變核素占核燃料總質量的百分比表示。以常用的線性外推方法為例，第i批核燃料入堆后的堆內線性外推臨界濃度計算公式如下：
5、
6、其中，mcri-l-i為第i批核燃料入堆后的堆內線性外推臨界濃度，mi-1為第i-1批核燃料入堆后的堆內濃度，ni-1為第i-1批核燃料入堆后測量的中子計數率，mi為第i批核燃料入堆后的堆內濃度，ni為第i批核燃料入堆后測量的中子計數率。
7、但是，
技術實現思路
1、為了解決現有技術中缺乏準確的液態堆臨界濃度外推方法的問題，本專利技術提供了一種臨界濃度外推方法及獲得液態堆臨界狀態的方法。本專利技術所述液態堆臨界濃度外推方法簡單、準確且可靠?；谠撘簯B堆臨界濃度外推方法來獲得液態堆臨界狀態，可以提高臨界外推實驗數據的準確性以及實驗效率。
2、本專利技術采用以下技術方案解決上述技術問題：
3、本專利技術提供了一種液態堆臨界濃度外推方法，其包括如下步驟：
4、s1、獲取(mi，ni)；i為整數，i取m、m+1、m+2…k；m≥1；k≥3；其中，mi為第i批核燃料入堆后的堆內濃度，ni為第i批核燃料入堆后測量的中子計數率；所述核燃料包括易裂變核素和溶解所述易裂變核素的載體；所述堆內濃度為易裂變核素的質量占核燃料總質量的質量百分比；
5、s2、根據式i對(mi，ni)進行雙曲線擬合，得到常數項ai、bi和ci；
6、
7、s3、根據式ii計算第i批核燃料入堆后的堆內臨界濃度mcri-i；
8、
9、本專利技術中，所述易裂變核素可選自本領域常規采用的易裂變核素。
10、其中，所述易裂變核素較佳地包括u-235、u-233、pu-239和pu-241中的一種或多種。
11、其中，所述易裂變核素的來源較佳地包括天然鈾、富集鈾和超鈾核素中的一種或多種。
12、在一具體實施方案中，所述易裂變核素為u-235。所述u-235的來源為富集鈾，其中，u-235的質量百分比例如為19.75wt％，百分比為u-235的質量占富集鈾的總質量的百分比。
13、本專利技術中，所述載體可選自本領域常規采用的載體。
14、本專利技術中，所述液態堆可為本領域常規的液態堆，較佳地為熔鹽堆或水溶液堆。
15、其中，所述熔鹽堆較佳地為熱堆或快堆。
16、在一些具體的實施方案中，所述熔鹽堆為熱堆，所述熱堆的堆芯中子能譜為熱中子能譜。其中，所述熱堆較佳地還需要采用慢化劑。所述慢化劑較佳地包括石墨、氫化鋯和鈹中的一種或多種。所述熱堆的載體較佳地包括flibe、flibezr、lif、fnabe和flinak中的一種或多種。
17、在一些具體的實施方案中，所述熔鹽堆為快堆，所述快堆的堆芯中子能譜為快中子能譜。所述快堆的載體較佳地包括nacl、mgcl2和kcl中的一種或多種。
18、本專利技術還提供了一種獲得液態堆臨界狀態的方法，其包括以下步驟：逐步提高液態堆的堆內濃度，直至液態堆處于臨界狀態；其中，采用如上所述的液態堆臨界濃度外推方法，得到不同堆內濃度時液態堆的臨界濃度，以此確認下一步所需的核燃料添加量。
19、其中，所述逐步提高液態堆的堆內濃度的方式較佳地為逐步向堆內添加核燃料并混勻；其中，所述添加的方式較佳地為氣壓加料或膠囊加料；所述混勻的方式較佳地為倒料或泵驅動。
20、在一些優選的實施方案中，采用1/n加料原則逐步向堆內添加核燃料；所述1/n加料原則優選為1/2加料原則。較佳地，采用所述1/2加料原則向堆內添加核燃料時，δi為第i批核燃料的添加量，δ1為不大于理論裝載量總量的1/2，δ2為不大于理論裝載量總量的1/4，δ3使得(m3-m2)/(mcri-l-2-m2)≤1/2，其中，mcri-l-2為第2批核燃料入堆后的堆內線性外推臨界濃度，mcri-l-2根據線性外推方法計算得到；當i+1≥4時，δi+1使得(mi+1-mi)/(mcri-i-mi)≤1/2，其中，mcri-i根據式ii計算得到。其中，所述理論裝載量總量由理論計算得到；所述理論計算優選為蒙特卡洛方法或確定論方法。
21、在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本專利技術各較佳實例。
22、本專利技術所用試劑和原料均市售可得。
23、本專利技術的積極進步效果在于：
24、本專利技術提供了一種液態堆臨界濃度外推方法，僅需獲取(mi，ni)，然后根據對(mi，ni)進行雙曲線擬合，即可計算得到第i批核燃料入堆后的堆內臨界濃度mcri-i。所述液態堆臨界濃度外推方法得到的第i批核燃料入堆后的堆內臨界濃度和實際的液態堆臨界濃度更加接近，該液態堆臨界濃度外推方法簡單、準確且可靠。基于該液態堆臨界濃度外推方法來獲得液態堆臨界狀態，可以提高臨界外推實驗數據的準確性以及實驗效率。
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1.一種液態堆臨界濃度外推方法，其特征在于，其包括如下步驟：
2.如權利要求1所述的液態堆臨界濃度外推方法，其特征在于，所述易裂變核素包括U-235、U-233、Pu-239或Pu-241；
3.如權利要求1所述的液態堆臨界濃度外推方法，其特征在于，所述液態堆為熔鹽堆或水溶液堆。
4.如權利要求3所述的液態堆臨界濃度外推方法，其特征在于，所述熔鹽堆為熱堆或快堆。
5.如權利要求4所述的液態堆臨界濃度外推方法，其特征在于，所述熱堆的堆芯中子能譜為熱中子能譜；其中，
6.如權利要求4所述的液態堆臨界濃度外推方法，其特征在于，所述快堆的堆芯中子能譜為快中子能譜；
7.一種獲得液態堆臨界狀態的方法，其特征在于，其包括以下步驟：逐步提高液態堆的堆內濃度，直至液態堆處于臨界狀態；其中，采用如權利要求1-6中任一項所述的液態堆臨界濃度外推方法，得到不同堆內濃度時液態堆的臨界濃度，以此確認下一步所需的核燃料添加量。
8.如權利要求7所述的獲得液態堆臨界狀態的方法，其特征在于，所述逐步提高液態堆的堆內濃度的方式為逐
9.如權利要求8所述的獲得液態堆臨界狀態的方法，其特征在于，采用1/n加料原則逐步向堆內添加核燃料。
10.如權利要求9所述的獲得液態堆臨界狀態的方法，其特征在于，所述1/n加料原則為1/2加料原則；
...【技術特征摘要】
1.一種液態堆臨界濃度外推方法，其特征在于，其包括如下步驟：
2.如權利要求1所述的液態堆臨界濃度外推方法，其特征在于，所述易裂變核素包括u-235、u-233、pu-239或pu-241；
3.如權利要求1所述的液態堆臨界濃度外推方法，其特征在于，所述液態堆為熔鹽堆或水溶液堆。
4.如權利要求3所述的液態堆臨界濃度外推方法，其特征在于，所述熔鹽堆為熱堆或快堆。
5.如權利要求4所述的液態堆臨界濃度外推方法，其特征在于，所述熱堆的堆芯中子能譜為熱中子能譜；其中，
6.如權利要求4所述的液態堆臨界濃度外推方法，其特征在于，所述快堆的堆芯中子能譜為快中子能譜；
7.一種獲得液態堆臨界狀態的方...
【專利技術屬性】
技術研發人員：郁長清，鄒楊，朱貴鳳，戴葉，嚴睿，余笑寒，
申請(專利權)人：中國科學院上海應用物理研究所，
類型：發明
國別省市：
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