t能使degrade燃料循环的效率降低多少?


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ium燃料循环的对立点之一是,在该循环中产生的t 降低了反应堆的效率,因此需要至少从液态氟化物或熔融盐反应堆中除去。但是,据我所知,在第一个固体燃料Thor反应堆运行期间,并未除去Pro,这是Shippingport使用的第三个堆芯。或至少我在官方的燃料报告中找不到(在操作过程中)去除Protactinium的信息。

因此,问题:

  • 从数量上讲,不去除Pro就可以使反应堆效率降低多少?
  • 这种退化在多大程度上取决于反应堆的类型和其他参数(几何形状等)?

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这是我在此站点上看到的更有趣的问题之一。
2015年

Answers:


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这是一个相当复杂的问题,因为存在多个变量,并且还要考虑许多拟议的designs燃料循环设计方案。但您的主要兴趣在于将Pa-233留在溶液中是否会对affect的核循环产生不利影响,以至于在β衰变至我们急需的U-之后,将这种同位素重新引入更有意义233燃料。

为了简短地回答这个问题,让我们首先假设一个热反应堆(因为中子被适当地调节,并且具有理想的U-233裂变能量)。接下来,我们假设组成为98%的Th-232、1%的Pa-233和1%的U-233。

这些同位素中的每一个的横截面(相对于热中子来说,有多大):Th-232,吸收量为7.37仓;Pa-233,可吸收40个谷仓;U-233,可裂化529个谷仓。如果您不知道“谷仓”是什么,从根本上说,它只是描述目标原子核的2D大小,只要它与传入的中子发生相互作用即可。1谷仓= 10 -24 cm 2,之所以这样命名是因为在原子尺度上,正如古老的谚语所说,“ ...和谷仓一样大。”

该信息可用于得出中子与这些原子之一发生“碰撞/相互作用”之前的平均行进距离(也称为传输平均自由程)。功能如下:

=1个σñ-23一种

哪里:

  • σ
  • ñ
  • 一种

23一种

1个σñ

该公式给出了中子在与原子发生相互作用(吸收,裂变,散射等)之前穿过材料的平均(ish)距离。

通过一些快速的数字运算(跳过确切的数字密度并按照组成的百分比进行计算),我们可以轻松地看到,U-233和Th-232与Pa相比,中子的平均移动距离短了一个数量级。 -233同位素,因此其对该反应堆“效率”的影响可以忽略不计。

要回答您的问题:

  • Pa-233的形成会影响反应堆效率吗?是。
  • 去除Pa-233使其具有可行的th燃料循环是否至关重要?没有。
  • 反应堆的几何形状会影响效率吗?是的,但这是另一个问题。;)

希望这可以帮助!


格式化后,请仔细检查方程式的正确性。我不确定“这些同位素的数量”指的是什么性质/数量,因此使用通用N作为符号。
航空

很好地编辑了Air。“这些同位素的数量”是原子序数密度的引用,原子序数恰好使用了在所有计数上都做得很好的大写字母“ N”!我唯一令人担忧的是,显然我需要锻炼我的乳胶技能……
eatscrayons

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the的分离是液态氟化th反应器的一个不错的好处,这是由于燃料(和pro)为液态。易于泵送并进行化学处理。

Shippingport反应堆是一个以水为冷却剂和减速剂的固体燃料(氧化or)反应堆。因此,act可能会滞留在燃料元件中。

其他燃料循环(例如U-235)也会产生反应堆中毒。这些实际上使固体燃料元件在所有燃料耗尽之前就变得无用了。有可能使燃料熔化并回收有用的可裂变材料。由于政治,官僚主义等原因,此过程未达到采用的水平。通常,乏燃料无需处理就可以简单处理。


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OP专门询问了效率的量化影响,但您似乎根本没有涵盖。您在第一段中是否有该技术的任何实际实现,可以用来说明您的答案?
EnergyNumbers 2015年

最新的一篇有关快速提取t的
Deer Hunter,

@EnergyNumbers,我想你说的很对。我会继续寻找,但是我手上的书只谈论U-235循环中毒(主要是Xe)。就目前情况而言,我的回答很薄弱。
2015年

0

答案(信不信由你)是不是。为什么?因为现在正讨论将t作为核反应堆的“添加剂”以改善燃料燃烧。完全不需要去除Pro的成本。

238+1个ñ=233=233ü233+1个ñ=ü234+1个ñ=ü235

两者都是可裂变的。因此,简短的答案是没有。

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