組件型熔鹽堆燃料組件的設計研究

薛 春　張海青　朱智勇　林 俊

1（中國科學院上海應用物理研究所 嘉定園區　上海 201800）2（中國科學院大學　北京 100049）

組件型熔鹽堆燃料組件的設計研究

薛 春1,2張海青1朱智勇1林 俊1

1（中國科學院上海應用物理研究所 嘉定園區上海 201800）
2（中國科學院大學北京 100049）

熔鹽堆是第四代核反應堆的六種構型之一，具有良好的經濟性和固有安全性。以球形包覆顆粒燃料元件為基本單元設計了可用于熔鹽冷卻高溫堆的燃料組件，并在此燃料組件模型下構建了組件型熔鹽堆堆芯，研究了組件容器材料的種類、密度、厚度以及球形燃料元件中包覆顆粒填充率、FLiBe熔鹽中7Li富集度對無限介質增殖因數Kinf、冷卻劑反應性溫度系數（Reactivity Temperature Coefficient, RTC）、排空反應性（Void Reactivity, VR）的影響。結果表明，作為組件材料，碳材料明顯優于碳化硅材料；提高包覆顆粒（Tristructural Isotropic, TRISO）填充率、7Li富集度有利于提高堆芯的中子經濟性和安全性。

熔鹽堆，燃料組件，TRISO顆粒，反應性溫度系數

隨著世界經濟的快速發展，人類社會在能源需求和環境保護之間遇到了尖銳的問題。核能技術能夠在提供優質能源的同時大幅度減小碳排放，因此成為備受關注的能夠推動社會和諧發展的前沿領域。熔鹽堆是四代堆的6種入選堆型之一［1］，其使用熔鹽作為冷卻劑，具有良好的經濟性和安全性。目前已提出多種以熔鹽作為冷卻劑的反應堆概念設計，如美國橡樹嶺國家實驗室的先進高溫堆（Advanced high-temperature reactor, AHTR）［2-3］、UC伯克利的球床先進高溫堆（Pebble Bed-Advanced High Temperature Reactor, PB-AHTR）［4-5］等。AHTR是使用氟鹽冷卻的一個高溫堆概念設計，它采用包覆顆粒板狀燃料組件。……