小型模塊化自然循環(huán)鉛冷快堆(SNCLFR-100)初步物理設(shè)計(jì)及燃耗優(yōu)化.pdf

1、SNCLFR-100是基于現(xiàn)實(shí)可行技術(shù)提出的額定功率為100MW的小型模塊化自然循環(huán)鉛冷快堆。對于反應(yīng)堆而言，其經(jīng)濟(jì)性與堆芯的一次裝料運(yùn)行年限有很大關(guān)系。一般而言，延長堆芯的一次裝料運(yùn)行年限可以相應(yīng)的提高反應(yīng)堆的經(jīng)濟(jì)性。
　　在本文中，首先圍繞堆芯設(shè)計(jì)的要求，給出了在物理設(shè)計(jì)中需要遵守的一系列設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和約束限制，并對SNCLFR-100堆芯設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了相關(guān)物理參數(shù)的計(jì)算，得到了堆芯的功率分布及中子通量分布等穩(wěn)態(tài)參數(shù)，和反應(yīng)性系數(shù)

2、等瞬態(tài)參數(shù)，以及和安全控制相關(guān)的瞬發(fā)中子壽命和緩發(fā)中子份額等動力學(xué)參數(shù)，驗(yàn)證了此方案符合設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和約束限制。與此同時(shí)還計(jì)算得到了此設(shè)計(jì)方案下堆芯的一次裝料運(yùn)行滿功率年限為4年的結(jié)果。基于此計(jì)算結(jié)果，提出了將SNCLFR-100的一次裝料滿功率運(yùn)行年限從4年延長到10年以上的物理設(shè)計(jì)優(yōu)化目標(biāo)。
　　其次，在盡量不變動堆芯結(jié)構(gòu)尺寸前提下，優(yōu)先改動其他參數(shù)進(jìn)行物理設(shè)計(jì)優(yōu)化。并以減少堆芯中子損失和增加堆芯剩余反應(yīng)性為優(yōu)化兩大方向。通過改變

3、堆芯中結(jié)構(gòu)材料的類型、改變?nèi)剂铣煞?、調(diào)整不同燃料分區(qū)中Pu和U的相對比例、提高控制棒材料中10B的富集度等改動，使堆芯優(yōu)化方案滿足燃耗優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)。
　　最后，本文在確定了優(yōu)化方案后，重新對堆芯精細(xì)建模，并對各項(xiàng)物理參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。相比于原堆芯設(shè)計(jì)，優(yōu)化堆芯的中子通量分布和功率分布變得更加平坦，壽期初其徑向功率峰因子從1.40降到1.37。與此同時(shí)，還計(jì)算了堆芯在各個(gè)時(shí)期的各反應(yīng)性系數(shù)值，確定其皆為負(fù)值;且控制棒分組滿足卡棒準(zhǔn)則，單