發(fā)布時間：2020-11-15 03:37

　　 加速器驅動次臨界系統(tǒng)(ADS,Accelerator Driven Sub-critical System)被認為是一種清潔的可持續(xù)發(fā)展的能源系統(tǒng)之一;不僅能夠將高放射性乏燃料嬗變成短壽命核廢料,實現(xiàn)乏燃料的安全處理,而且次臨界反應堆可以在嬗變乏燃料的同時輸出電能,變廢為寶。ADS加速器面臨的一大挑戰(zhàn)是高可用性要求。目前要對整個ADS超導加速器進行可用性設計與分析是困難的。根據(jù)各系統(tǒng)造成設備停機時間占比,對CiADS(China Initiative Accelerator Driven System)的可用性要求進行了分配,固態(tài)功率源的分配為0.999。然后對固態(tài)功率源進行了初步可用性設計,包括現(xiàn)場可更換單元設計以及初步可靠性設計,建立了可靠性框圖模型進行分析。固態(tài)功率源的主放是其薄弱點,對固態(tài)功率源的可靠性有極大的影響,所以對其進行了冗余設計,然后使用Reliasoft軟件建立了固態(tài)功率源各種冗余模型的可靠性框圖,分析結果顯示:當其他元件的平均故障間隔時間達到171702小時,25/28冗余設計可以滿足0.999的可用性要求。本文的另一項工作是CADS-25MeV超導加速器穩(wěn)定性研究,為以后CiADS超導加速器的建造設計提供依據(jù)。首先對CADS-25MeV超導加速器分別進行了脈沖束可靠性試驗和連續(xù)束可靠性試驗,發(fā)現(xiàn)高頻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是影響加速器可靠性的兩大主要原因。然后對CADS-25MeV超導加速器進行了維修性試驗,發(fā)現(xiàn)電源系統(tǒng)和射頻四極場(RFQ)加速器是影響加速器維修性的兩大主要原因。最后,對CADS-25MeV超導加速器的失束次數(shù)進行了統(tǒng)計,造成失束的主要原因也是高頻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。本文詳細討論了各個系統(tǒng)故障的原因以及提高超導加速器穩(wěn)定性的措施。
【學位單位】：中國科學院大學(中國科學院近代物理研究所)
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TL507
【部分圖文】：

CiADS 固態(tài)功率源的可用性設計與分析目前國際上認為有兩種方法可以產(chǎn)生嬗變，一是快中子反應堆（輕水堆、液態(tài)屬燃料堆和聚變堆）[2,3,4,5,6,7,8]，二是利用加速器產(chǎn)生快中子，即加速器驅動次界系統(tǒng)（ADS）。ADS 由超導質子直線加速器、散裂靶和次臨界堆組成，加速器產(chǎn)生高功率質子束流，轟擊重金屬靶產(chǎn)生快中子，驅動和維持次臨界堆的核反應，對核廢進行嬗變，同時得到一定能量的輸出。圖 1.1 為 ADS 原理圖[1]。

緒論第二階段，從 2017 年到 2024 年建成 500MeV@10mA 超導質子直線加速器粒流散裂靶和 10MW 次臨界堆的 ADS 實驗裝置。第三階段，到 2030 建成 1000MeV@15mA 超導質子直線加速器、顆粒流靶和 500MW 次臨界堆的 ADS 工業(yè)示范裝置。第四階段，2030 年以后進行商業(yè)推廣。

圖 1.3 SNS 對失束次數(shù)的統(tǒng)計2010 年美國六大實驗室出版的 ADS 白皮書對工業(yè)應用型 ADS 所需要的 1項技術做了一個評估：4 項技術目前能實現(xiàn)，8 項技術可能實現(xiàn)，4 項技術不能實現(xiàn)；其中 4 項不能實現(xiàn)的技術都是 ADS 可用性技術，在 8 項可能實現(xiàn)的技術中可用性技術占 2 項。由此可見可用性技術對 ADS 重要性。ADS 加速器對可用性要求比其他類型的加速器高是因為 ADS 發(fā)展的最終目的是商用，要盈利，必須滿足一定的可用性，不然無法獲得利潤。ADS 白皮書披露的 ADS 對可用性要求如表 1.3 所示。表 1.3ADS 對可用性要求研究裝置 工業(yè)示范裝置 工業(yè)應用裝置束流功率 1-2MW 10-75MW 10-75MW可用性 ＞50% ＞70% ＞85%
【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 詹文龍;徐瑚珊;;未來先進核裂變能——ADS嬗變系統(tǒng)[J];中國科學院院刊;2012年03期

2 郭俊盛;加速器驅動的嬗變技術及應用──一個關于核能發(fā)展的熱門話題[J];原子核物理評論;1999年04期

3 楊永偉;高放廢物嬗變研究發(fā)展及前景[J];核動力工程;1996年03期

本文編號：2884294