随着核电的发展,乏燃料产量越来越多,如何有效地处理乏燃料已成为限制核电发展的关键因素之一。目前普遍认为分离-嬗变方案是降低乏燃料长期放射性危害的最佳方案。分离-嬗变方案是在现有燃料后处理方案的基础上,将次锕系核素(MA)和长寿命裂变产物从高放废液中分离出来,并通过反应堆嬗变,从而转变成短寿命、稳定或使用价值较高的核素。本论文主要对MA在铅冷快堆中的嬗变特性以及燃耗进行研究。研究内容如下:设计了三种MA装载方式:第一种是MA与MOX燃料均匀混合;第二种是把MA做成嬗变棒,在反应堆中取代部分燃料棒;第三种是MA作为燃料镀层。首先研究了不同方案下装载1 wt%MA对堆芯keff、控制棒积分价值、中子能谱以及功率峰因子等参数的影响,然后计算分析了不同MA装载量对堆芯keff的影响,从而确定后续研究的最大装载量,最后对MA在铅冷快堆中的燃耗情况进行研究。本论文研究主要使用MCNP和SCALE程序进行堆芯模型搭建与计算,计算分析表明,装载1wt%MA后,三种装载方式均使控制棒积分价值降低,其中均匀混合和MA镀层方式降幅较小,嬗变棒方式降幅较大;三种装载方式添加1wt%MA均不会对反应堆中子能谱产生明显影响,同时,与无MA装载比较,三种装载方式功率峰因子都略微降低,并且功率分布没有明显变化,这是铅冷快堆的一个明显优点;三种装载方式下,初始keff均随MA装载量的增加而降低,由于空间自屏效应的影响,镀层方式对keff影响最大,嬗变棒装载方式影响最小。MA在铅冷快堆中的燃耗情况表明,虽然在运行初期堆芯keff随MA装载量的增加而降低,但在运行过程中MA吸收中子生成了 238Pu、239Pu、242Am,244Am,243Cm和245Cm等裂变截面更大的核素,这些核素的产生补偿了最初降低的keff,从而使堆芯寿期延长。MA在铅冷快堆中的嬗变率计算表明,经过550天的辐照,三种装载方式中均匀混合和镀层方式MA的嬗变率随装载量的增加而降低,由于嬗变棒装载方式的嬗变率受MA装载位置的影响,其随装载量增加无明显规律,同一添加量情况下,镀层添加方式的嬗变率最高。当3 wt%MA装载时总的嬗变率仍然在25%以上。比较不同MA嬗变情况,237Np、241 Am以及243Am的质量随辐照时间增加而减少,其中241Am嬗变率最高,而244Cm以及245Cm的质量则随辐照时间增加而增多,245Cm增幅最大。245Cm裂变截面较大,可作为核燃料使用。