IP200的堆芯物理特性分析.pdf

1、小型一體化反應(yīng)堆與大型電站相比,因?yàn)槠湎到y(tǒng)簡單、安全性好、造價(jià)成本低的特點(diǎn),受到了世界各發(fā)展中國家的關(guān)注;而板型燃料元件與棒形燃料元件相比,相同堆芯體積下的功率密度更大,燃料熱穩(wěn)定性更好,所以板型燃料元件的經(jīng)濟(jì)性與安全性能更優(yōu)于棒形燃料元件。IP200為應(yīng)用板型燃料元件的小型一體化反應(yīng)堆,其堆芯物理設(shè)計(jì)方面的相關(guān)工作并未開展,所以有必要針對IP200的堆芯物理進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算。
　　本文首先以IAEA的10MW的MTR組件為對象,通

2、過由Studvisk公司開發(fā)的二維柵格燃耗計(jì)算程序HELIOS-1.11對其進(jìn)行了組件燃耗計(jì)算,并選取了不同的計(jì)算條件對MTR組件進(jìn)行了計(jì)算,并將計(jì)算結(jié)果與MTR基準(zhǔn)題進(jìn)行了比較。此外,本文在IP200的概念設(shè)計(jì)及穩(wěn)態(tài)熱工計(jì)算的基礎(chǔ)上通過HELIOS-1.11對IP200的組件及堆芯物理參數(shù)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)與計(jì)算,并在此基礎(chǔ)上討論了不同可燃毒物的設(shè)計(jì)方案對組件及堆芯物理特性的影響。最后,本文對IP200堆芯的控制棒設(shè)計(jì)及臨界硼濃度進(jìn)行了計(jì)

3、算,并探討了計(jì)算結(jié)果的合理性。
　　通過與MTR的基準(zhǔn)題結(jié)果進(jìn)行比較,HELIOS-1.11的計(jì)算結(jié)果與基準(zhǔn)題符合的較好,能用于板型燃料元件的燃耗計(jì)算,并且通過選取不同的計(jì)算條件進(jìn)行了敏感分析得出了適用板型燃料元件計(jì)算的空間網(wǎng)格劃分條件和面流耦合序數(shù)條件。此外,本文通過對IP200的組件及堆芯的初步設(shè)計(jì)與燃耗計(jì)算,確定了IP200的堆芯物理初步設(shè)計(jì)方案。通過對不同可燃毒物設(shè)計(jì)方案對組件及堆芯物理特性的影響的討論,采用Gd2O3可燃

4、毒物時(shí)對功率峰因子的影響較大,而對堆芯壽期影響較小;采用Er2O3可燃毒物時(shí)對堆芯的徑向功率峰因子的影響較小,對堆芯的壽期影響較大。針對這兩種可燃毒物的特點(diǎn)最終提出了采用Gd2O3可燃毒物和Er2O3可燃毒物在堆芯中混合布置的可燃毒物設(shè)計(jì)方案。經(jīng)過對堆芯設(shè)計(jì)方案的穩(wěn)態(tài)物理計(jì)算之后,IP200的設(shè)計(jì)方案能夠滿足徑向功率峰因子、反應(yīng)性溫度系數(shù)、停堆深度等物理設(shè)計(jì)準(zhǔn)則;而通過熱工計(jì)算,燃料的最高溫度及包殼的最高溫度也在設(shè)計(jì)安全限值以下。所設(shè)計(jì)