一种提高60Co放射源辐照活度的新型燃料组件研究

摘要

放射源在核技术应用中有着至关重要的地位,是整个产业链的最上端环节.钴源是核技术应用中常用的放射源和辐照源.目前我国在秦山有两座CANDU-6型重水反应堆生产60Co,尚不能满足我国需求,放射源大量依赖国外进口.若能利用目前广泛运行的压水堆制备钴源,并提高60Co的辐照活度,在不影响发电需求和燃料利用效率、确保堆芯安全的前提下,具有很好的前景.本文使用带燃耗功能的蒙特卡罗程序Serpent计算了新型组件在不同排列方式下60Co的生产效率.计算了富集度分别为4.45％和3.1％的燃料组件,选取对称的4个控制棒导向管位置布置59Co元件棒,并改变其周围4根以及8根燃料棒的富集度或材料,比较其60Co的生产效率.计算结果表明低富集度组件的生产效率明显要高于高富集度组件,而且当60Co元件棒周围的燃料棒替换为水棒时,生产效率还会有进一步显著提升.当组件燃耗达到50 MWd/kgU时,60Co的放射性比活度能达到182 Ci/g,能满足大多数情况下的要求,有利于提高中子利用效率.