加速器驱动快热包层耦合次临界系统的性能研究
中国加速器驱动嬗变研究装置次临界反应堆概念设计
中国加速器驱动嬗变研究装置次临界反应堆概念设计彭天骥;顾龙;王大伟;李金阳;朱彦雷;秦长平【摘要】According to the construction requirement of China Initiative Accelerator Driven System (CiADS ) , a conceptual design of subcritical reactor in CiADS was completed .The subcritical reactor is a liquid lead-bismuth cooled fast reactor with the semi-pool semi-loop type arrangement mode ,and the center tube in vessel was used to realize the structure coupling with the spallation target . The relatively mature fuel scheme and refueling pattern were adopted ,the unique lead-bismuth coolant auxiliary system was designed ,and a variety of engineering safety systems were set up to ensure the safety of the reactor .In the design of the CiADS subcritical reactor ,the feasibility of the reactor-target interface is fully considered ,and the favorable heat transfer capaci-ty of the liquid lead-bismuth is utilized .The natural circulation capacity characteristic of the pool-type reactor and low coolant capacity characteristic of the loop-type reactor are realized together . The good feasibility , safety , arrangement flexibility and technical scalability are combined in the CiADS reactor design .%根据中国加速器驱动嬗变研究装置(CiADS)的建设要求,完成了CiADS中次临界反应堆的概念设计.次临界反应堆为液态铅铋冷却快中子反应堆,采用半池式-半回路式的布置方式,通过主容器的中心管实现了与散裂靶在结构上的耦合.燃料组件及换料方式采用相对成熟的技术方案,设置了铅铋主冷却剂辅助系统,通过多种专设安全设施来保证反应堆的安全.CiADS次临界反应堆充分考虑了堆靶耦合界面的可实现性,利用了液态铅铋冷却剂良好的传热性,结合了池式堆冷却剂自然循环的特性及回路式堆冷却剂装量少的特性,具有良好的可行性、安全性、布置灵活性和技术扩展性.【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2017(051)012【总页数】7页(P2235-2241)【关键词】中国加速器驱动嬗变研究装置;次临界反应堆;概念设计【作者】彭天骥;顾龙;王大伟;李金阳;朱彦雷;秦长平【作者单位】中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州 730000;中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州 730000;中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州 730000;中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州 730000;中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州730000;中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州 730000【正文语种】中文【中图分类】TL371加速器驱动次临界系统(ADS)[1-5]是国际公认的最有前景的长寿命核废料安全处理装置。
加速器驱动的次临界系统初步概念设计
Ｊ ｕ ｎ ．２ ０ １ ３
加 速 器 驱 动 的次 临界 系统 初 步 概 念 设 计
李勋昭， 吴宏春， 曹良 志， 郑术 学 院 ， 陕 西 西安 ７ １ ０ ０ ４ ９ ）
摘要 ： 基 于初 始 Ｐ ｕ 装 载对 加 速 器驱 动 的 次 临 界 系 统 （ ＡＤ Ｓ ） 嬗 变 次 锕 系核 素 （ ＭＡ） 的影 响 ， 提 出 了 ６种 采
ｐｌ ｕ ｔ ｏ ｎｉ ｕ ｍ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎｔ ｗｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｖｅ ｓ ｔ ｉ ｇａ ｔ ｅ ｄ 。 Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈｏ ｗ ｔ ｈａ ｔ ，ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈｅ ｉ ｎｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｉ ｎｉ ｔ ｉ ａ １ ｐ ｌ ｕｔ ｏｎ ｉ ｕｍ ｃ ｏ ｎｔ ｅ ｎｔ 。ｔ ｈｅ ｔ ｒ ａ ｎｓ ｍ ｕｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｍ Ａ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎｉ ｔ ｉ ａ ｌ ｐｒ ｏ ｔ ｏ ｎ
１ ０ Ｚｒ ） 一 Ｚｒ ｗａ ｓ ｕｓ ｅ ｄ ａ ｓ ｔ ｈｅ ｆ ｕ ｅ １ ． Ｍ ＣＮＰ ａ ｎｄ ＯＲＩ ＧＥＮ２ ｃ ｏ ｄｅ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｐ ｐｌ ｉ ｅ ｄ ｔ ｏ ｔ ｈｅ ｎｅ ｕｔ ｒ ｏ ｎ ｓ ｉ ｍ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ ｂ ｕｒ ｎｕ ｐ ｃ ａ ｌ ｃ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏｒ ＡＤＳ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ Ｍ Ａ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｕｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ， ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｋ “ａ ｎｄ ｐｒ ｏ ｔ ｏ ｎ ｂｅ ａ ｍ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎｔ ｃ ｏｒ ｒ ｅ ｓ ｐｏ ｎ ｄｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ａ ｌ
中国加速器驱动次临界系统主加速器初步物理设计
中国加速器驱动次临界系统主加速器初步物理设计闫芳，李智慧，唐靖宇(中国科学院高能物理研究所，北京100049)摘要：中国加速器驱动次临界系统(C-ADS)计划采用一个平均流强为10mA的连续波质子加速器作为次临界堆的驱动器，驱动加速器的束流功率为15MW，最终能量1.5GeV，其中主加速器是驱动加速器的一个重要部分，完成束流能量从10MeV到1.5GeV的加速，所有加速腔均采用超导结构。
为了避免频繁束流中断对反应堆的损坏，设计要求驱动加速器在运行过程中束流可以中断的次数非常有限，因此加速器在设计过程植入了容错机制，尝试了各种可能的方法以最大程度地满足C-ADS加速器的高可靠性和稳定性的要求。
介绍了C—ADS主加速器的基本设计：总长度306．4 m，束流的归一化RMS发射度增长控制在5％以内。
总结了各个重要参数选择过程中的考虑以及整个加速段多粒子跟踪模拟的束流动力学结果。
关键词：中国加速器驱动次临界系统；连续波；质子；超导直线加速器；容错机制；束流动力学中国加速器驱动的次临界系统（C-ADS）计划是解决核废料和核燃料问题的一个重要的战略研究。
一个1.5GeV电子直线加速器计划建成作为C-ADS的驱动程序加速器。
它包括两个主要部分：注射器和主加速器的主要部分。
高能物理所（IHEP）和近代物理研究所（IMP）合作，在20年内构建驱动程序加速器。
IMP负责注射器2，它基于162.5兆赫的射频四极（RFQ）和超导半波谐振器（HWR）的空腔，高能所负责的是基于325 MHz RFQ和轮辐腔的主直线加速器和注射器1。
这两个注射器将被独立设计和建造。
最后只有一个计划将被选择并且两个相同的注射器将作为彼此的热待机备用。
主直线加速器的设计将根据喷射器的选择进行调节。
虽然目前的主加速器的设计是基于注射器I框架，设计原则和方案是根据同时两个注射器的条件考虑。
1、设计原则在大电流的射频（RF）线性加速器的现有设计中，聚束粒子束不处于热平衡[1]。
加速器驱动的次临界系统散裂靶热工水力研究
（ 华 大 学 核 能 与新 能 源 技 术 研 究 院 ， 京 清 北 １０８） ０ ０ ４
摘 要 ： 裂 靶 位 于 加 速 器 驱 动 的 次 临 界 系 统 （ ｓ 的 中 心 ， 核 嬗 变 提 供 所 需 的 中 子 源 。 通 过 分 析 散 裂 散 ＡＤ ） 为
形 状 对 Ａ Ｓ靶 区 温度 分 布 和速 度 分 布 的 影 响 ， 到 满 足 热 工 要 求 的可 选 方 案 。 Ｄ 得
关 键 词 ： 速 器 驱 动 的 次 临 界 系 统 ； 裂 靶 ； 工 水 力 加 散 热
中 图分 类 号 ： Ｌ １ ． Ｔ ４１１ 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ０ ６ ３ （ ０ ２ ０ — ５ ３ ０ １ ０ — ９ １ ２ １ ） ５０ ７ — ６
ｔｃ（ ｉ ＬＢＥ）ｗａ ｈｏ ｅ ｓ ｔ ｐ ｌａ ｉ ａ ｇｅ ｎｄ ｔ ｏｏ ａ ｔｆ ｒ ｔ ｅ ＡＤＳ． Ｍ ＣＮＰ ｏ ｓ ｃ ｓ ｎ ａ ｈｅ ｓ ａ ｌ ｔｏｎ ｔ ｒ ｔａ ｈｅ ｃ ｌ ｎ ｏ ｈ ｃ ｄｅ ｗａ ｕｓ ｄ Ｏ ｃ ｌｕｌ ｔ ｔ ｅ ｅ ｏｓｔｏｎ ｈｅ ｔ ｎ ｈ ｓ ｌａ ｉ ｎ ａ ｇｅ ， ａ ｔ ｓ ｅ ｔ ａ ｃ ａ ｅ ｈ ｄ ｐ ｉｉ ａ ｉ ｔ ｅ ｐａ ｌｔｏ ｔ ｒ ｔ ｎｄ ｈｅ ＣＦＤ ｃ ｄｅ ｏ ＦＬＵ ＥＮＴ ｓｅ ｗａ ｍｐｌ ｙ ｄ ｔ ａ ｃ ａ ｅ ｔ ｈｅ ｍ ａ— ｄ ａ ｌｃ ｂ ｈ ｖ ｏ ｎ ｔ ｐ ｌａ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｅ ｏ ｃ ｌｕｌ ｔ ｈｅｔ ｒ ｌｈｙ ｒ ｕ ｉ ｅ ａ ｉ ｒｉ ｈｅ ｓ ａ ｌ ｔｏ ａ － ｇｅ ｏ ． Ｄｉｆ ｒ ｎｔｄｅ ｉ ｎ ｐａ ａ ｅ ｅ ｓ ａ ｌ ａ ｉｆ ｒ ｎ ｎｄ ｗ ｈａ ｅ ｒ ｎａ ｙ ｅ ｔｚ ｎｅ ｆｅ ｅ ｓ ｇ ｒ ｍ ｔ ｒ ｓ ｗｅ ｌ ｓ ｄ ｆｅ ｅ ｔｗｉ ｏ ｓ ｐ ｓｗｅ ｅ ａ ｌ ｚ ｄ ｉ ｒ ｒ ｔ ｉ ｔ ｉ ｆｅ ｔ ｔ ｈｅ ｔ ｍｐｅ ａ ｕ ｅ ｄｉｔ ｉ ｔｏ ｎ ｅ ｏ ｉｙ ｄ ｓ ｒｂｕ ｉ ｎ， ｎ ｏ ｄｅ Ｏ ｆｎｄ ｈｅ ｒ ｅ ｆ ｃ ｓ ｏ ｔ ｅ ｒ ｔ ｒ ｓ ｒｂｕ ｉ ｎ ａ ｄ ｖ ｌ ｃｔ ｉ ｔｉ ｔｏ ａ ｄ ｔ ｕ ｔ ｂｌ ｓｇｎ ｏ ｉ ｓ ｗｅ ｅ ｆ ｕ Ｏ ｍ ｅ ｔｔ ｈｅ ｍａ— ｎ ｈｅ ｓ ｉａ ｅ ｄｅ ｉ ｐｔｏｎ ｒ ｏ ｎｄ ｔ ｅ ｈｅ ｔ ｒ ｌｈｙｄ ａ ｌｃ ｒ ｑ ｒ ｍ ｅ ｓ ｒ ｕ ｉ ｅ ｕｉｅ ｎｔ ．
加速器驱动10MW快热耦合气冷堆物理方案研究
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ Ｐｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｆ ｏ ｒ １ ０ Ｍ Ｗ Ａｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ — ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｎ
Ｆａ ｓ ｔ — ｔ ｈｅ ｒ ｍａ ｌ Ｃｏ ｕ ｐ ｌ ｅ ｄ Ｇａ ｓ — ｃ ｏ ｏ ｌ ｅ ｄ Ｒｅ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ
李金阳， 顾 龙 ， 秦长平， 王大伟， 刘 璐
（ 中 国科 学 院 近代 物理 研 究 所 ， 甘 肃 兰 州 ７ ３ ０ ０ ０ ０ ）
摘要 ： 加速器驱动的次临界系统（ ＡＤ Ｓ ） 在 实 现 嬗 变 核 废 料 方 面 具 有 良好 的前 景 。 对 加 速 器 驱 动 １ Ｏ Ｍｗ
第４ ７ 卷 增 刊
２ ０ １ ３ 年ｌ ２ 月
原
子
能
科
学
技
术
Ｖｏ １ ． ４７， Ｓｕ ｐｐ １ ．
Ｄｅ ｃ ．２ Ｏ１ ３
Ａｔ ｏｍｉ ｃ Ｅｎｅ ｒ ｇ ｙ Ｓｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇｙ
加速器 驱动 １ ０ ＭＷ 快 热 耦 合 气 冷 堆 物 理 方 案 研 究
Ｌ Ｉ Ｊ ｉ ｎ — ｙ ａ ｎ ｇ ，ＧＵ Ｌｏ ｎ ｇ ，ＱＩ Ｎ Ｃｈ ａ ｎ ｇ — ｐ ｉ ｎ ｇ，Ｗ ＡＮＧ Ｄａ — ｗｅ ｉ ，ＬＩ Ｕ Ｌｕ
（ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｍｏ ｄ ｅ ｒ ｎ Ｐｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ，Ｌ ａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ ７ ３ ０ ０ ０ ０，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
的嬗 变 效 果 。
关键词 ： 加 速器 驱动 的次 临界 系统 ； 快热 耦 合 ； 嬗 变 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｌ ３ ２ ９ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： ｌ ０ ０ ０ — ６ ９ ３ 】 （ ２ ０ １ ３ ） Ｓ １ — ０ ５ ８ ８ — ０ ４
加速器驱动次临界系统发展态势分析
驱动次临界系统相关的研究论文作为分析对象，分析了时间、主题、国家和机构等分布特征及国际合作情 况，并结合定性资料的调研，表明2000年来，加速器驱动次临界系统的相关研究日趋活跃，美国、日本、 德国、法国和俄罗斯 5 个国家在加速器驱动次临界系统研究方面居世界前列，印度作为新兴研究国家，近 年来在国际上已经产生一定的影响力。加速器的稳定性问题和加速器驱动次临界系统相关的材料化学问题 及利用先进的计算工具进行预测和模拟是目前的前沿科学问题。 [关键词] 加速器驱动系统 发展态势分析 前沿热点 文献计量分析
总被引频次 1 734 1 198 1 284 1 156 250 404 516 546 200 124 173
篇均被引频次 7.81 6.14 7.05 8.89 3.05 7.92 11.47 13 4.88 3.44 4.94
H指数 18 17 20 18 7 9 10 15 9 6 7
发文最多的机构 美国洛斯阿拉莫斯国家实验室 (Los Alamos Natl Lab) 日本原子能研究所 (Japan Atom Energy Res Inst) 法国原子能机构(CEA) 德国亥姆霍兹联合会卡尔斯鲁厄研 究中心(Forschungszentrum Karlsruhe) 杜布纳联合原子能研究所 (Joint Inst Nucl Res) 瑞典皇家理工学院 (Royal Inst Technol) 瑞士保罗谢尔研究所 (Paul Scherrer Inst) 印度巴巴原子能研究中心 (Bhabha Atom Res Ctr) 意大利国家核物理研究院 (Bhabha Atom Res Ctr) 比利时核能研究中心(CEN SCK) 浙江大学
100 90 80 70 论文数量 60 50 40 30 20 10 0
加速器驱动的10 MW次临界反应堆物理方案研究
加速器驱动的10 MW次临界反应堆物理方案研究付元光;赵晶;顾龙;杨永伟【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2013(047)0z1【摘要】加速器驱动的次临界系统(ADS)是未来最有可能实现工业化嬗变核废料的装置.通过设计1个10 MW的ADS物理方案,研究ADS的嬗变能力.采用MCNPX和ORIGEN的耦合程序,利用基于ENDF6.8处理所得的6个温度(300、600、900、1 200、1 500、1 800 K)下连续能量核数据库,计算得到ADS随燃耗时间变化的有效增殖因数keff、功率峰因子和质子束流强度.同时通过计算给出了该设计方案下ADS燃料多普勒系数、冷却剂空泡系数和有效缓发中子份额,利用这些物理量研究了该ADS方案的安全特性,并通过燃耗计算研究了ADS的嬗变能力.结果表明,在1 000 d燃耗时长内,keff和质子流强随时间的波动较小,燃料燃耗深度较浅,系统可提升功率运行,在假想事故下系统能保持次临界状态.系统嬗变支持比约为8.【总页数】4页(P261-264)【作者】付元光;赵晶;顾龙;杨永伟【作者单位】清华大学核能与新能源技术研究院,北京 100084;清华大学核能与新能源技术研究院,北京 100084;中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州 730000;清华大学核能与新能源技术研究院,北京 100084【正文语种】中文【中图分类】TL329【相关文献】1.加速器驱动次临界反应堆次临界度测量方法研究 [J], 魏书成;蒋校丰;张少泓2.中国加速器驱动嬗变研究装置次临界反应堆概念设计 [J], 彭天骥;顾龙;王大伟;李金阳;朱彦雷;秦长平3.加速器驱动的次临界10MW气冷快堆物理方案研究 [J], 秦长平;顾龙;李金阳4.加速器驱动10 MW快热耦合气冷堆物理方案研究 [J], 李金阳;顾龙;秦长平;王大伟;刘璐5.加速器驱动的10MW次临界反应堆物理方案研究 [J], 付元光;赵晶;顾龙;杨永伟;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
中国加速器驱动嬗变研究装置次临界反应堆概念设计
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关于加速器驱动次临界系统(ADS)研发促进我国核能可持续发展的建议
关于加速器驱动次临界系统(ADS)研发促进我国核能可持续发
展的建议
中国科学院学部
【期刊名称】《中国科学院院刊》
【年(卷),期】2009(024)006
【摘要】@@ 1 分离.嬗变是实现核能可持续发展不可缺少的环节rn目前,我国的核电事业即将进入快速发展期.根据发改委2005年发布的核电发展规划,2020年核电总装机容量将达到4 000万千瓦,另有1 800万千瓦在建,核电在总发电量中所占比重将提高到4%左右.根据对国家中长期能源发展形势和前景的分析,中国工程院在<2050年我国的能源需求>咨询报告中指出,到2050年,我国核电占一次能源总量的比重要求提高至12.5%(占电力装机容量的20%).
【总页数】4页(P642-644,641)
【作者】中国科学院学部
【作者单位】中国科学院学部,北京,100864
【正文语种】中文
【相关文献】
1.加速器驱动次临界系统(ADS)与核能可持续发展 [J], 赵志祥;夏海鸿
2.外中子源驱动的次临界堆核能系统--可预见的更安全的核能源 [J], 宋文杰
3.工业用铅冷加速器驱动次临界系统(ADS)初步概念设计 [J], 黄锦华;阳彦鑫
4.加速器驱动次临界系统(ADS)与核能可持续发展 [J], 赵志祥;夏海鸿
5.加速器驱动次临界系统(ADS)及其散裂靶的研究现状 [J], 徐雅晨;亢方亮;盛选禹;;;
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加速器驱动次临界系统
三.ADS的发展现状及趋势
目前国际上关于ADS的学术交流、研讨会及科技合作日益活跃与频 繁，欧盟各国以及美、日、俄等核能科技发达国家均制定了ADS中 长期发展路线图，正处在从关键技术攻关逐步转入建设系统集成的 ADS原理验证装置阶段。 欧盟联合了40 多家大学和研究所等机构，充分利用现有核设施合作 开展实验研究。 如MUSE 计划开展ADS 中子学研究；MEGAPIE 计划 开展MW级液态Pb—Bi 冷却的散裂靶研究；MYRRHA计划期望在2023 年左右建成由加速器驱动的铅铋合金(Pb—Bi)冷却的快中子次临界系 统，其主要设计指标为功率85 MWth 的反应堆，600 MeV/4 mA的强 流 加 速 器 ， 铅 铋 合 金 作 为 靶 和 冷 却 剂 ； MAX 计 划 的 目 的 是 为 MYRRHA 的加速器装置的最终设计方案提供第一手的实验与模拟数 据；FRERA 计划主要专注于ADS 系统在线反应性监测方法的实验验 证。
五. ADS未来展望
ADS系统是为解决核裂变能可持续发展所面临的核废料安全处理处置 而提出来的，ADS 系统除在核废料嬗变方面有独特的优势，其在增殖和产 能方面也有巨大的潜力。在中国科学院先导专项实施的基础上，进而提出 了ADANES的全新概念和方案，并基本完成了原理的模拟试验验证。 ADANES 将充分发挥ADS 系统增殖和产能的潜力，提高核能资源的利 用效率，使基于铀资源的核裂变能成为可持续数千年的低碳排放、安全可 靠、高性价比、防核扩散的战略能源，应成为我国ADS 研究的未来发展方 向。如果得到国家及时和稳定的支持，有望在2022 年左右基本完成乏燃料 循环利用验证以及ADS 燃烧器原理样机(10 MWth)等阶段性工作，引领国 际核裂变能的创新发展，并在2030 年左右实现工业级示范。
快堆及加速器驱动次临界系统与核能可持续发展.
快堆及加速器驱动次临界系统与核能可持续发展赵志祥中国原子能科学研究院实现核裂变能的可持续发展必须解决两个问题：一是提高铀资源的利用率；二是安全处置核电运行过程中产生的高放废物，实现核废物最少化。
解决上述两个问题的关键是实现以核燃料的增殖和分离-嬗变技术为核心的铀、钚、次錒系元素多次循环。
为此，大陆正在积极开发快中子增殖堆（FBR）技术和加速器驱动次临界系统（ADS）技术。
快堆技术按照三步走的战略发展，即2009年前建成热功率为65MW、电功率为20MW的中国实验快堆CEFR，2020年前建成电功率为800MW的示范快堆，2030年左右建成大型高增殖商用快堆并进行推广。
目前正在建设之中的CEFR于1992年完成了概念设计，1997年完成初步设计，2005年完成施工设计，2005年5月正式开工建设，2002年8月实现主厂房封顶。
预计于2009年实现首次达临界，2010年并网发电。
ADS系统由于其中子能谱比较硬，堆内中子余额较多，安全性比较好，嬗变能力很强，是理想的长寿命放射性废物的焚烧炉。
ADS系统的开发涉及强流质子加速器、高功率靶，非均匀、有外源的次临界包层多个领域的前沿技术。
大陆于1994起开展了ADS的概念及物理可行性研究。
2000年到2005年间，在国家973计划的支持下开展了ADS的物理及技术基础研究。
2007年，继续得到了国家973计划的支持，将在ADS物理热工技术、次临界中子学、ADS专用数据库完善和检验、束流损失控制关键技术、ADS器—堆耦合部件和干法后处理等方面开展研究，目标是突破ADS关键技术，为建设ADS技术集成装置打好基础。
在五年研究的基础上，将建设原理验证装置启明星二号。
赵志祥，1950出生，中国原子能科学研究院院长，研究员，博士生导师。
兼任中国核数据委员会主任、国际核数据委员会委员、《原子能科学技术》主编。
Zhao ZhixiangPresidentChina Institute of Atomic Energy。
加速器驱动快_热耦合次临界系统的概念设计
文章编号:1007-4627(2006)02-0105-06加速器驱动快/热耦合次临界系统的概念设计3蒋校丰1,谢仲生2(1上海交通大学核科学与系统工程系,上海 200030;2西安交通大学核科学与技术系,陕西西安 710049)摘 要:对加速器驱动快/热耦合次临界系统进行了概念设计研究。
在该系统中,内区的快包层和外区的热包层是相互独立的,快、热包层之间为空腔和B 4C 包层以实现单向耦合。
快包层装以合金(MA +Pu )Zr 为燃料,热包层初始循环装以氧化物(Th +Pu )O 2为燃料,平衡循环装以(Th +233U +Pu )O 2为燃料。
99Tc,129I 和135Cs 分别以单质、Na I 和Cs Cl 的形式装入热包层。
该系统具有较高的能量放大倍数、嬗变效率和燃料转换比:系统能量放大系数不低于320;锕系元素(MA )和裂变产物(FP )的嬗变支持比分别为1个和2个压水堆;热包层的燃料转换比为0.715。
关键词:快/热耦合;嬗变;能量放大;增殖;支持比中图分类号:T L329+.2 文献标识码:A1 引言 加速器驱动快/热耦合次临界系统(ADFTS )主要由加速器、散裂靶、快中子包层和热中子包层4部分组成,其基本工作原理是:加速器产生的高能质子在散裂靶区发生散裂反应,产生大量散裂中子驱动快包层,使散裂中子倍增,以产生更多的中子泄漏到次临界的热包层。
因而快包层对散裂中子具有放大的作用,相当于快中子倍增器。
图1给出了该系统的示意图。
图1 加速器驱动快/热能谱次临界系统示意图 在对ADFTS 进行了初步性能研究[1]的基础上,本文提出了一种详细的概念设计方案,即将ADFTS 第23卷 第2期原子核物理评论Vol 123,No .2 2006年6月Nuclear Physics Revie wJun .,2006 3收稿日期:2005211220;修改日期:2006201209 3 基金项目:国家自然科学基金资助项目(10505014) 作者简介:蒋校丰(1976-),男(汉族),浙江诸暨人,讲师,从事反应堆堆芯燃料管理工作;E 2mail:jxf@sjtu .edu .cn设计成为高效率的嬗变炉、高倍数的能量放大器和高转换比的钍2铀燃料反应堆。
加速器驱动次临界系统课件
通过加速器驱动次临界系统产生的射 线，进行医学影像诊断，提高诊断的 准确性和可靠性。
加速器驱动次临界系统在其他领域的应用案例
工业应用
在工业生产中，利用加速器驱动次临界系统进行材料改性、表面处理等，提高产 品质量和性能。
科学研究
在基础科学研究领域，利用加速器驱动次临界系统研究物质的基本性质和规律， 推动科学技术的进步。
建立实验装置
包括加速器、靶、中子慢化剂、反射 层等组成部分。
进行实验测试
测试系统的运行状态、中子通量、稳 定性等性能指标。
分析实验结果
对比实验结果与预期，分析系统的优 缺点。
改进和完善系统
根据实验结果进行改进，提高系统的 性能和稳定性。
04
加速器驱动次临界系统的应
用案例
加速器驱动次临界系统在核能领域的应用案例
控制系统技术
控制系统负责监测和控制整个系统的运行状态，包括粒子 的注入、能量和流强的调节、反应过程的监测等，需要高 可靠性和稳定性的控制系统技术。
加速器驱动次临界系统的优势与局限性
优势
加速器驱动次临界系统可以实现高效、安全、可控的核能利用，同时具有较低 的核废料产生和较小的环境影响。
局限性
该系统的建设和运行成本较高，技术难度较大，同时需要高度专业化的管理和 维护。此外，加速器驱动次临界系统的规模通常较小，不适合大规模的商业核 能应用。
05
加速器驱动次临界系统的未
来发展与挑战
加速器驱动次临界系统的未来发展趋势
高效能
随着科技的不断进步，加速器驱动次临界系统将朝着更高能级、 更高效的方向发展，以满足更广泛的应用需求。
智能化
智能化技术将在加速器驱动次临界系统中得到广泛应用，实现系统 的自动化、远程控制和智能诊断。
加速器驱动的次临界系统的燃耗分析计算和堆芯优化设计
（ 华 大 学 核 能 与 新 能 源技 术研 究 院 ， 京 １ ０ ８ ） 清 北 ０ ０ ４
摘要 ： 以加 速 器 驱 动 的次 ｆ 系统 （ ｓ 在 事 故 情 况 下 仍 处 于 次 临 界 、 随燃 耗 时 问 变 化 的 最 大 范 围 临界 ＡＤ ） 不 超 过 １ ５ 和包 壳 材 料 ＨＴ９钢 可 承 受 的 最 大 辐 照 损 伤 的 前 提 下 ， 堆 芯 燃 料 区 分 为 嬗 变 区 和 增 殖 ． 将 区 ， 将 整 个 过 程 保 持 嬗 变 区 的燃 料 成 分 不 变 。通 过 对 ＡＤ 并 Ｓ燃 料 的 组 成 成 分 、 芯 布 置 和 堆 芯 功 率 分 堆 布等方面的研究 ， Ｐ 在 ｕ的 外 层 富 集 度 与 内层 富集 度 之 比 为 １ ０ １ ５范 围 内 ， 整 增 殖 区 的 燃 料 成 分 ， ．～ ． 调 并 利 用 ＭＣ ＮＰ和 Ｏ Ｉ Ｎ耦 合 的 Ｃ Ｒ ＧＥ ＯＵＰ Ｄ Ｉ ２程 序 计 算 Ｅ 随 燃 耗 时 间 的 变 化 。 同 时 ， 合 考 虑 功 率 综
ａ ｌ ｉ ｆ ｔ ｏｍ ｐｏ ｉｉ ｎ ｏ ｈ ｕｅ ，ｓ ｐ ｆｃ ｅ ｌ ｙ ｕｔａ ｈｅ ｐ ｎａｙｓｓ ｏ ｈｅ ｃ ｓｔｏ ｆｔ ｅ ｆ ｌ ｈａ ｅ ｏ ｏｒ ａ ｏ ｎｄ ｔ ｏｗ ｅ ｉｔ ｉ ｔｏ ｒ ｄ ｓ ｒｂｕ ｉ ｎ， ｅｃ ｔ ．，ｓ ｐｐ ｅ ｕｔ ｒａ ｎｎ ｒＰｕ ｅ ｉｈｍ ｅ ｔｒ ｔｏ ｒ ｎ ｆ１ ０ １ ５，ｔ ｎ ｔ ｕ ｌｃ ｎ ｕ ｏｓ ｄ ｏ ｅ ｎｄ ｉ ｅ ｎｒｃ ｎ ａ ｉ ａ ｇｅｏ ． － ． ｈｅ ｈｅ ｆ ｅ ｏｒ
第４ 卷第 ６ ５ 期
２ １年 ６ ０ １ 月
原
加速器驱动次临界系统
三.ADS的发展现状及趋势
1. 国外的发展现状及趋
目势前国际上关于ADS的学术交流、研讨会及科技合作日益活跃与频 繁，欧盟各国以及美、日、俄等核能科技发达国家均制定了ADS中 长期发展路线图，正处在从关键技术攻关逐步转入建设系统集成的 ADS原理验证装置阶段。
欧盟联合了40 多家大学和研究所等机构，充分利用现有核设施合作 开展实验研究。 如MUSE 计划开展ADS 中子学研究；MEGAPIE 计划 开展MW级液态Pb—Bi 冷却的散裂靶研究；MYRRHA计划期望在2023 年左右建成由加速器驱动的铅铋合金(Pb—Bi)冷却的快中子次临界系 统，其主要设计指标为功率85 MWth 的反应堆，600 MeV/4 mA的强 流 加 速 器 ， 铅 铋 合 金 作 为 靶 和 冷 却 剂 ； MAX 计 划 的 目 的 是 为 MYRRHA的加速器装置的最终设计方案提供第一手的实验与模拟数 据；FRERA 计划主要专注于ADS 系统在线反应性监测方法的实验验 证。
2. 我国ADS研究现状及发展路线
四. ADS先导专项研发进展
1 . ADS单项技术突破
ADS超导质子直线加速器系统的各单源自技术已实现突破，开始向系 统集成研究阶段转换。在单项技术突破方面，成功研制了高稳定度的强 流质子源； 162.5 MHz@2.1 MeV ADS 射频四极加速器是国际上第二个超 过10 mA的连续波质子束射频四极加速器，也是目前国际上稳定运行的 连续波离子束射频四极加速器中束流强度最高的；325 MHz @3.2 MeV ADS 射频四极加速器束流平均功率位于世界最高；研制的Spoke 超导腔 的测试性能指标达到了国际先进水平。
创造性地提出了新型流态固体颗粒靶概念并完成初步设计。该方案融合了固态 靶和液态靶的优点，通过固体小球的流动实现了靶区外的冷却，规避了液态铅 铋合金靶放射产物毒害性高、温度—材料腐蚀效应严重以及固态靶热移除难等 缺点，物理上具有承受几十兆瓦束流功率的可行性。
加速器驱动次临界系统(ADS)堆芯冷却系统换热优化
加速器驱动次临界系统（ADS）堆芯冷却系统换热优化核能是解决当前能源问题的主要途径之一,具有技术成熟与燃料储量丰富两大优势,但同时也面临核废料处理难题。
目前普遍采用的“一次通过”处理方法虽然简单,但却存在巨大的能源浪费,更为严重的是未经处理的核素将长期对人类社会和自然环境构成潜在威胁,而采用分离嬗变技术的加速器驱动次临界系统(ADS)可有效解决这一问题。
堆芯冷却系统是ADS的重要组成部分,其冷却性能直接关系到ADS的安全性和经济性。
该系统包括三个回路：铅铋合金回路(一回路)、氦气回路(二回路)以及冷却水回路(三回路)。
其中铅铋合金为堆芯冷却剂,氦气回路实现热功转换,而冷却水主要是将余热带走,一、二回路之间通过主换热器换热,二、三回路之间通过冷却器换热。
本文希望通过对该系统的换热过程进行优化研究,以获得提高冷却系统性能的方法。
传统热力学分析将热源视为恒温(热容无穷大),没有考虑工质有限热容流率对系统性能的影响,使得优化结果存在一定局限性。
为了考察工质有限热容流率对系统性能的影响,论文首先以传热系数和换热面积为无穷大的理想换热器(换热能力无穷大)为对象进行了研究,以排除换热器的换热能力对系统性能的影响。
研究过程中将三个回路在温熵图上综合考虑,根据三者状态参数之间的关系,得到了理想换热器情况下系统性能参数的表达式,结果表明：三个回路的有限热容流率对系统性能有重要影响,并且当三个回路热容流率相等时系统性能最优。
基于理想换热器研究结果,论文进一步对实际换热器(有限换热能力)进行了研究。
实际换热器出口冷热流体存在有限温差,堆芯铅铋合金温度高于理想换热器的情况,此时三个回路在温熵图上的温度差别比理想换热器时大,通过求解该温差,获得了不同工况下工质有限热容流率、换热器有限传热系数以及有限换热面积对系统性能影响程度的统一表达式。
由于换热器冷热流体之间的相互作用,恒壁温与恒热流边界条件下单流道对流换热的Nu数无量纲关联式不能完全适用于换热器,本文对此提出了一种求解Nu数的新方法,即温度场匹配法,提出依据如下：接触面上,冷热流体的温度场必然连续且热流相等,因此冷热流体的温度场存在内在的对应关系。
加速器驱动次临界堆的安全和控制特性初步研究
加速器驱动次临界堆的安全和控制特性初步研究
段天英;罗璋琳
【期刊名称】《原子能科学技术》
【年(卷),期】2000(034)003
【摘要】加速器驱动次临界反应堆(简称驱动堆)的结构特点使其安全和控制特性有别于临界反应堆.本工作使用数值计算和仿真运行方法,对驱动堆的安全和控制特性进行了初步研究.结果表明:驱动堆不易发生瞬发临界,其安全特性优于临界堆,次临界度越深,安全性越好;驱动堆控制回路具有小的时间常数和超调量,调整时间短,控制特性亦优于临界堆.
【总页数】7页(P205-211)
【作者】段天英;罗璋琳
【作者单位】中国原子能科学研究院,反应堆工程研究设计所,北京,102413;中国原子能科学研究院,反应堆工程研究设计所,北京,102413
【正文语种】中文
【中图分类】TL411.1
【相关文献】
1.加速器驱动次临界钍焚烧堆初步中子学设计与分析 [J], 李原野;王明煌;廉超;蒋洁琼
2.加速器驱动核废料嬗变次临界堆中子学初步设计分析 [J], 陈忠;蒋洁琼;王明煌;曾勤;柏云清;吴宜灿;FDS团队
3.加速器驱动次临界产氚反应堆ADS-T中子学初步设计与分析 [J], 袁宝新;王明
煌;蒋洁琼;汪卫华;吴宜灿;FDS团队
4.加速器驱动次临界反应堆次临界度测量方法研究 [J], 魏书成;蒋校丰;张少泓
5.中国加速器驱动次临界装置的功率控制特性初步分析 [J], 孙长义;赵福宇
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加速器驱动快-热包层耦合次临界系统的性能研究
核 素
７ Ｎｐ
热 中子 谱
００ ２ １４
．
快 中子谱
０１ ８ ．３
Ｎｐ
０Ｉ Ｐｌ
。
２． ５７ ５
００ ５ ５５
．
３ ．２ ０１
ｌ３ ４ ＿６
９ｕ Ｐ
Ｐｌ ｌ ２Ｉ Ａｍ
２２ ｍ Ａ
ｌ ７ ＿ｌ ９
０Ｏ ２ ．Ｏ ４ ０ｏ ９ ｏ ５
能力进行 了研究 。研究表明 ，Ａ ＤＳ具 有比常规临界反应堆更 高的增 殖能力 。
关键词 ：嬗变 ；放大系数 ；耦合 系数 ；增 殖
中图分 类号 ：Ｔ ３ ９ ２ Ｌ ２ ． 文献标识码 ：Ａ ．
１ 前
言
以产能 ，相 当于能量放大器 ，同时装有 Ｆ ，使 Ｐ
Ｆ Ｐ得 到嬗 变 。
２ ＡＤＦ Ｓ的嬗变优势 Ｔ
２１ Ｍ 在 不 同能谱 下 的嬗变 研究 ． Ａ
它通过快包层的中子放大和快 、热包层 的单向耦
合设计提高 了散裂源中子的效率 ，从而大大降低
了对加速器的要求 ， 克服了 Ａ Ｓ作为能量放大器 Ｄ 的主要 困难 。 本文在 Ｂ ｒｉｖ等人的研究基础上对该系统 ａ ｌ ｚｏ 进行了初步的性能研究 。主要工作有 ：①对锕系 元素（ ） ＭＡ 和裂变产物（ ） Ｆ 嬗变行为的研究 ；②对 Ｐ Ｄ Ｔ Ａ Ｆ Ｓ的能量放大行为的研究 ； ③提出了快包层 中子放大系数和快－ 热包层 中子耦合系数等概念 ，
最近 Ｂ ｒｉｖ ａ ｌ 等人提 出了加速器驱动快． ｚｏ 热包 层 耦 合次 临界 系 统（ ｃｅ ｒ ｏ Ｄ ｉ ｎ Ｃ ｕｌ Ａ ｃｌ ａ ｒ ｒ ｅ ｏｐ ｄ ｅｔ ｖ ｅ
Ｆ ｓＴ ｅｍａ Ｓ ｅｔ ｍ ｙｔｍ ， ａｔ ｈｒ ｌ ｐｃｒ Ｓ ｓ ／ ｕ ｅ ＡＤＦ Ｓｔ的概 念 ， ｒ） ｕ
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核 动 力 工 程Nuclear Power Engineering第28卷 第1 期 2 0 0 7 年2月V ol. 28. No.1 Feb. 2 0 0 7文章编号：0258-0926(2007)01-0013-05加速器驱动快-热包层耦合 次临界系统的性能研究蒋校丰1，2，谢仲生2（1.上海交通大学核科学与系统工程系，200030；2. 西安交通大学核科学与技术系，710049）摘要：通过研究表明：加速器驱动快-热包层耦合次临界系统(ADFTS)具有同时高效嬗变锕系元素(MA)和裂变产物(FP)的优点。
从中子物理学角度，对ADFTS 的能量放大行为进行了分析，提出了快包层中子放大系数和快-热包层中子耦合系数的概念，并给出了中子放大系数的计算方法。
对加速器驱动次临界系统的增殖能力进行了研究。
研究表明，ADS 具有比常规临界反应堆更高的增殖能力。
关键词：嬗变；放大系数；耦合系数；增殖 中图分类号：TL329. 2 文献标识码：A1 前 言最近Barzilov 等人提出了加速器驱动快-热包层耦合次临界系统(Accelerator Driven Coupled Fast/Thermal Spectrum System , ADFTS)[1]的概念，它通过快包层的中子放大和快、热包层的单向耦合设计提高了散裂源中子的效率，从而大大降低了对加速器的要求，克服了ADS 作为能量放大器的主要困难。
本文在Barzilov 等人的研究基础上对该系统进行了初步的性能研究。
主要工作有：①对锕系元素(MA)和裂变产物(FP)嬗变行为的研究；②对ADFTS 的能量放大行为的研究；③提出了快包层中子放大系数和快-热包层中子耦合系数等概念，并给出了放大系数的计算方法，对耦合系数进行了详细的讨论；④对ADS 的增殖能力进行了研究。
目前国内外尚未有过类似的研究报道。
ADFTS 系统的工作原理是：加速器产生的高能质子在散裂靶区发生散裂反应，产生大量散裂中子驱动快包层，使散裂中子倍增，从而产生更多的中子泄漏到次临界的热包层。
快包层对散裂中子具有放大的作用，相当于快中子倍增器。
快包层装有MA ，使其得到嬗变，并包以B 4C ，使快-热包层单向耦合。
热包层中实现能量放大，用以产能，相当于能量放大器，同时装有FP ，使FP 得到嬗变。
2 ADFTS 的嬗变优势2.1 MA 在不同能谱下的嬗变研究国内外研究表明，发生裂变反应是嬗变MA 的唯一途径，因此裂变-俘获截面比α是决定MA 嬗变效率的主要参数。
本文计算了MA 在热中子谱、快中子谱下的α，计算结果在表1中给出。
表中的热中子谱为美国核学会压水堆基准问题[2]能谱，快中子谱为IAEA ADS 基准题[3]能谱。
从表1可以看出：与热中子谱相比，快中子谱具有更高的裂变-俘获截面比，因此具有更高的表1 MA 在不同能谱下的裂变-俘获截面比Table 1 Ratio of Fission-Capture Cross Sections forMA in Different Spectrums核素热中子谱 快中子谱237Np 0.0124 0.138 238Np 25.57 30.12 238Pu 0.0555 1.364 239Pu 1.971 3.355 240Pu 0.0024 0.61241Am 0.0095 0.116 242Am 4.96 9.83 243Cm 9.86 10.06 244Cm 0.0608 0.428收稿日期：2005-06-15；修回日期：2006-09-27 基金项目：国家自然科学基金项目资助(10505014)核 动 力 工 程 V ol. 28. No. 1. 200714嬗变效率。
而与临界快中子堆相比，ADFTS 的快包层具有更多的富余中子嬗变MA ；另外，在ADFTS 的快包层中，MA 的装载量也不像快堆那样受到限制，从而可以提高MA 的嬗变支持比。
因此，ADFTS 的快包层是嬗变MA 最理想的选择。
2.2 FP 在不同能谱下的嬗变研究在核反应堆乏燃料中，主要的高放射性长寿命FP 有： 99Tc 、129I 、135Cs 等，处置这些FP 最妥当的方法是通过俘获、衰变反应将它们嬗变成稳定或短寿命的核素。
FP 的嬗变效率用嬗变到初始装料一半的时间(T transum )来衡量。
表2给出了主要长寿命FP 在快中子谱和热中子谱中的嬗变参数。
表2中，快谱的中子注量率为1015(cm 2・s)－1，热谱的中子注量率为1014 (cm 2・s)－1。
表2 长寿命FP 在不同能谱下的嬗变参数[4] Table 2 Transmutation Parameters for LLFP inDifferent Spectrumsσn, r /10-24cm 2T transum /a同位素快中子谱 热中子谱快中子谱热中子谱99Tc 0.2 4.3 110 51 129I 0.14 4.3160 51 135Cs 0.071.3310 170从表2可知，热中子谱具有更高的FP 嬗变效率。
临界热中子堆的中子富裕度很低，而FP 的嬗变需要消耗中子，将进一步恶化中子经济性。
如用ADFTS 的热包层嬗变FP ，由于外中子源的存在，可以克服这一不利影响。
综上所述，ADFTS 同时具有嬗变MA 和FP 的条件，是嬗变核废物的理想堆型。
3 ADFTS 的能量放大行为和参数研究3.1 ADFTS 的能量放大行为研究按照Rubbia 的观点，ADS 是固有安全的能量放大器。
这里，定义ADS 的能量放大系数M e 为系统热功率和加速器功率的比值，下面给出M e 的计算公式。
ADS 的中子输运方程可以写成S M D A +=+ΦΦΦ (1)式中，A 为中子吸收算子；D 为中子泄漏算子；M 为裂变中子产生算子；S 为外中子源项；Φ为中子注量率。
定义在外中子源条件下，快包层的增殖因数为><+><><=S M M K ΦΦS (2)式中，< >表示算子在整个区域内对能量、角度的积分算符。
一个散裂中子在整个包层所产生的裂变中子数为SS f 1K K S M S −=><><=Φ (3) 因此，一个散裂中子在包层中产生的裂变能量为ν)1(S fS f p K E K E −== (4)那么，能量放大系数M e 可以表示为pS f S e )1(E K zE K M ν−= (5)式中，E f 为平均裂变能量，MeV ；ν为平均裂变中子数；E p 为质子能量，MeV ；z 为单位质子产生的散裂中子数。
其中，E f 、ν可认为常数，E p 、z 成正比，因此K S 决定了ADS 的能量放大系数。
K S 与散裂中子源效率和包层的次临界度有关[3]111S eff *−−=K K ϕ (6)从以上的分析可知，提高ADS 功率的3种途径为：①提高加速器功率；②降低包层的次临界度；③提高散裂中子源效率。
大功率高能加速器的造价昂贵，影响了系统的经济性，过低的次临界度影响系统的安全性，因此前2种途径都会给ADS 带来不利影响。
ADFTS 具有比一般ADS 更高的能量放大系数，正是采用了第三条途径。
从原理上来说，在ADFTS 的快包层实现中子的放大，而在热包层实现能量的放大，这样一个级联放大的过程可以使散裂中子源的效率大大提高。
3.2 快包层中子放大系数ADFTS 的核设计特点之一是快包层相当于快中子倍增器，对散裂中子具有放大作用。
因此，快包层的中子放大能力对ADFTS 来说是非常重要的。
本文引入快包层中子放大系数的概念，定义它为一个散裂中子通过ADFTS 的快包层的倍增后泄漏到热包层的中子数，用m 表示。
下面将讨论它的计算方法。
蒋校丰等：加速器驱动快-热包层耦合次临界系统的性能研究 15在快、热包层耦合情况下，快包层的中子输运方程为S M D A +=+ΦΦΦf f f (7)算符含义同上，下标f 表示快包层，以下相同。
一个散裂中子在快包层所产生的裂变中子数为f S,f S,f f f,1K K S M S −=><><=Φ (8) 式中，K s,f 为快包层在散裂源条件下的有效增殖系数，其定义如式(2)。
另外定义><><=ΦΦγf f M A (9) 式中，γ为与堆芯成分和几何相关的参数。
当堆芯成分、几何结构确定的情况下，一般可认为γ为常数。
对方程(7)积分，并将式(9)代入，得)1(f f γΦΦ−><+>>=<<M S D (10) 根据m 的定义，把式(8)代入到式(10)，得到)1(11f S,f S,f γΦ−−+=><><=K K S D m (11)式(11)即为m 和K S, f 之间的关系式。
为了验证式(11)的正确性，对ADFTS 进行了简化设计，并用MCNP 程序计算了在不同K S, f 下的m 值，同时选定某个m 下的γ值作为参考，用式(11)也计算了K S, f 下的m 。
结果列于表3中。
表3 不同增殖因数下快包层的放大系数m Table 3 Amplification Factor as a Function ofMultiplication Factor增殖因数MCNP式(6)偏 差0.92787 6.7123 6.5948 1.75% 0.94101 7.8074 7.9690 2.1% 0.95146 8.9839 8.904 0.93% 0.96186 10.586 8.904 — 0.97028 12.730 12.534 1.5% 0.98164 16.463 16.667 1.2%从表3可以看到：①随着系统增殖因数K S, f 的增大，m 也将增大，一般情况下，K S, f =0.96，m 将达到10以上；②与MCNP 的计算结果相比，公式(11)的计算偏差非常小。
3.3 中子耦合系数实现快-热包层中子单向耦合是ADFTS 的另一个设计特点，这一方面可以提高中子的利用率，另一方面是因为从热包层返回到快包层的中子大部分是热中子；它将软化快包层的能谱，降低MA 的嬗变效率。
为此，本文提出了中子耦合系数C 的概念，定义它为从热包层返回的中子数与从快包层泄漏到热包层的中子数的比值。
为了减小C ，需要采取一些措施：①在快-热包层间增加空腔；②快包层外包一定厚度的B 4C 以吸收热中子；③降低热包层内区燃料的富集 度e 。
图1给出了热包层燃料富集度、空腔大小和C 的关系。
R 1为快包层外径，R 2为热包层内径。
从图中可以发现，在给定热包层的燃料富集度时，C 随着R 2/R 1的增大而减小；而在相同的空腔下，C 随着热包层燃料富集度的减小而减小。