氯盐快堆具有重金属溶解度高和能谱较硬等特性，是嬗变超铀核素（Transuranic elements，TRU）的理想堆型。本文提出了一种50 MW小型模块化氯盐快堆（small-Modular Chlorine salt Fast Reactor，sm-MCFR）方案，对其焚烧TRU特性进行了初步研究。采用了基于SCALE（Standardized Computer Analyses for Licensing Evaluation）和MODEC（MOlten Salt Reactor Specific DEpletion Code）开发的耦合程序TMCBurnup（TRITON MODEC Coupled Burnup Code），计算并分析了sm-MCFR在TRU+²³²Th和TRU+DU（Depleted Uranium）两种燃料方案下的临界、燃耗、核素演化和嬗变TRU等物理性能。结果表明：在sm-MCFR运行期间，为维持临界状态，需在线添加TRU，以确保有效增殖系数k_eff＞1；满功率运行40 a时，采用TRU+Th燃料方案下堆芯剩余TRU量为657 kg，而采用TRU+DU燃料方案下剩余TRU量为725 kg，皆大于寿期初；采用TRU+Th和TRU+DU作为燃料盐时，嬗变率分别可达49%和41%，为实现乏燃料最小化提供了可行方案。

随着核电事业的快速发展,核电厂卸载的乏燃料越来越多。如何处置核电站乏燃料中的次锕系核素（MA）既是核燃料再利用的重要过程,又是闭式循环中的关键步骤。如果处置得当,不仅可以提高燃料的利用率,而且可以将MA变成同位素燃料电池、中子源等有用的核素。国际上认可的处置方法是分离-嬗变,但是嬗变MA的难点是嬗变堆型的选取和如何提高嬗变率。压水堆(PWR)是国内外最成熟的堆型和商业运行的主要堆型,也是现阶段最具有可能进行MA嬗变的堆型。于是,本文利用MCNP程序研究了压水堆嬗变MA的特性,通过研究MA嬗变棒的设计、添加位置和添加量等对压水堆堆芯有效增殖因子的影响,初步探索出最佳的压水堆嬗变MA的设计方案,为我国现阶段进行压水堆嬗变MA奠定了理论基础。

结合激光康普顿散射模拟程序4D-MCLCSS和Geant4软件包, 模拟上海激光电子γ源(SLEGS)的γ光产生及其对长寿命裂变产物126Sn的光核嬗变过程, 研究嬗变率与嬗变靶几何参数的依赖关系, 并初步诊断基于SLEGS 的光核嬗变产物分布, 获得126Sn嬗变靶的最佳靶厚和半径分别为16 cm和0.4 cm, 对应的嬗变率为1.89×106 /s。研究结果表明: 基于SLEGS的光核嬗变率比强激光驱动的轫致辐射法要高2倍, 而且升级潜力巨大。

为了开展129I的热中子嬗变的研究，在西安脉冲堆上开展了127I靶件辐照实验。以探索实验条件，对127I靶件的嬗变率进行了蒙特卡罗计算，并与实验测量值进行了比对。利用NJOY程序，以ENDF/B VII.0库为基础，制作了127I在西安脉冲堆堆芯辐照温度下的MCNP格式截面库，与MCNP自带库(ENDF/B VI.2)同温度下截面库进行了比较，在不可分辨共振区做了改进，使用新制的截面库，利用MCNP程序对ORIGEN2数据库中的127I辐射俘获截面进行了修正，结合ORIGEN2程序分析了127I靶件在西安脉冲堆实际辐照后的嬗变率和核素的变化，研究了中子能谱和辐照时间对靶件嬗变计算的影响。使用MCNPX自带的燃耗模块CINDER’90对127I靶件的嬗变情况进行模拟，结果与ORIGEN2基本一致，与实验数值有2%~3%的偏差，主要原因是MCNP计算中子通量密度存在误差。