高通量工程试验堆(HFETR)综合利用_免费论文全文下载

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【摘 要】高通量工程试验堆（HFETR）自从一九八O年以来，至今已安全运行了30多年，随着燃料元件、材料等的辐照试验和同位素生产的开发研究，HFETR堆芯装载变得越来越复杂。为了充分利用HFETR进行燃料元件辐照考验，材料辐照试验和同位素生产，有必要对它的综合利用进行研究，以期相同的投入得到较大的产出，寻找出HFETR发挥较大潜能，获得较大经济效益和社会效益的有效途径。

【关键词】综合利用；辐照；同位素生产
The Synthesis Usage of HFETR
WANG Hao LIU Shui-qing XIANG Yu-xin MA Li-yong KANG Chang-hu XU Tao-zhong
（Nuclear Power Institute of China，Chengdu Sichuan 610005，China）
【Abstract】It has been more than 30 years since High Flux Engineering Test Reactor（HFETR） operated in 1980.With the development and research increasing of fuel assemblies、materials irradiation test and radioisotopes production， the core of HFETR become more and more complicacy.It is necessary to research the synthesis usage of HFETR.It is hoped to get maxium output with minium input.
【Key words】Synthesis usage；Irradiation；Radioisotopes production；HFETR
0 前言
高通量工程试验堆（HFETR）从一九八O年至今，已安全运行了30多年，完成了大量的燃料元件辐照考验，材料辐照试验任务和同位素生产任务以及单晶硅中子嬗变掺杂和卸料元件γ辐照加工等工作。HFETR是一座以动力堆燃料元件和材料辐照研究为主，兼顾同位素生产[1]的工程试验堆。HFETR堆芯从最初的25盒标准元件，少量的同位素靶件、无回路运行到今天的80盒标准元件、大量的同位素靶件、多个试验孔道和考验回路运行，这样使得HFETR堆芯装载有较大幅度的变化，要使HFETR的运行同时满足更多材料、元件的辐照试验和更多同位素生产的需要，HFETR堆芯的综合利用研究尤为重要。
1 HFETR堆芯装载
随着HFETR的运行，燃料元件�照考验、材料辐照试验和同位素生产任务的越来越多，HFETR堆芯装载也越来越复杂。在HFETR运行的第一炉，堆芯仅有25盒标准元件，4盒控制棒跟随元件，铍块60盒，跟随铍块14盒，辐照靶件为11个大钴靶件和9个小靶件，并且没有回路的小堆芯，以后逐步扩大。从第35炉开始，HFETR堆芯扩大为80盒标准元件，70盒铍块，38盒钴靶大靶件，76个小靶件，并且在4#孔道有一个500kW回路辐照装置考验4×4-4燃料组件。从第49炉开始，HFETR堆芯又扩大为80盒标准元件，80盒铍块，除4#孔道的回路辐照装置外，在2#孔道增加了一个2000kW回路辐照装置用于燃料组件辐照考验。目前，典型的HFETR堆芯装载，除新、旧燃料元件外，还有铍块，不锈钢块，大钴靶件，铝块，铍孔及元件中孔靶件，外层6#、8#孔道进行单晶硅中子嬗变掺杂，9#孔道用于材料辐照，带回路运行。
2 HFETR综合利用
HFETR堆芯装载由小到大，反应堆运行时间由短变长，前13炉次不分段运行，从第14炉开始，为满足辐照任务及科研生产的需要，每炉分段运行。随着试验和生产任务的增加，堆芯变得越来越复杂。提高HFETR同位素生产产值并使之趋于最大是HFETR综合利用所追求的目标之一。目前，HFETR同位素生产项目主要包括：
1）60Co，192Ir，113Sn，99Mo，32P，125I，131I，186Re，153Sm，131Ba等十多种高比活度放射性同位素，形成了二十多种放射性同位素产品。
2）单晶硅中子嬗变掺杂。
3）卸料元件γ辐照源的开发和利用。
HFETR综合利用研究从以下几个方面进行探讨，寻找出HFETR发挥较大潜能，在不增加投入的情况下得到较大的产出，获得较大效益的途径。
2.1 提高HFETR堆芯的空间利用系数
HFETR堆芯布置非常灵活而且紧凑，堆芯采用规则的三角点阵布置，每个燃料组件、铍组件、铝组件、钴靶件等均占据一个栅元，可按需要互换位置。18根控制棒连同其导管各占一个固定的栅格。燃料装载可根据任务能多能少，辐照孔位置是固定的，其数目可多可少，在孔道不用时，被孔道破坏的规则栅格，可用异形填塞块恢复完整；考验件的中子能谱可按需要调整，因此堆芯布置上有高度的灵活性和适应性。铍组件和铝件中心有φ20mm的孔道，正常使用时，中心孔道内分别插有一根φ17mm的小铍棒和小铝棒，冷却水通过环隙流道，使铍组件和铝组件能得到充分冷却，其表面温度不超过90℃。铍组件和铝组件中心孔道可作为辐照空间利用。所以，同位素靶件除栅元靶外，还可以分别放置φ63mm的辐照孔道，元件中心φ12mm的辐照孔道，铍组件和铝组件中心φ20mm的辐照孔道，59Co靶还可用作控制棒吸收体。因此，提高HFETR综合利用能力的途径之一是提高堆芯的空间利用系数，高注量率的元件区，中注量率的铍反射层区及低注量率的铝反射层区，都应该利用起来，每炉次运行的堆芯装载应使得堆芯空间达到较充分的利用。

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