小型铅基快堆反射层优化设计研究

发布时间：2021-10-17 02:09

　　以SEALER铅基快堆为研究对象,从反射层材料对堆芯中子学物理特性影响的角度出发,评估了各种不同反射层材料对堆芯寿期、堆芯能谱、堆芯功率分布的影响。结果表明,在不考虑增加反射层组件圈数、不改变反射层组件结构的情况下,采用BeO作为反射材料,反射层区域的能谱最软,外圈燃料组件功率提升程度最大,堆芯寿期较原设计得到有效延长,堆芯径向功率分布更为平坦,中子经济性更好;针对反射层厚度对堆芯寿期的影响,开展了敏感性分析,发现Y3Al5O12反射层对厚度敏感性最高,增加Y3Al5O12组件的圈数可以使堆芯寿期大大延长;对于反射层组件的结构,在保证反射体总体积不变的前提下,不同组件结构对堆芯寿期和径向功率分布的影响较小。综合考虑各因素,推荐采用BeO作反射材料、独立式反射棒的方案作为优化设计方案。 

【文章来源】：核动力工程. 2020,41(S2)北大核心EICSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

SEALER堆芯布置示意图

本节首先开展了反射层材料对堆芯寿期的影响分析，将堆芯的原反射层组件用其他材料组成的组件替换，进行燃耗计算后结果如图2所示。结果表明，采用Be O作为反射层，堆芯初始反应性最大，堆芯寿期最长，约为13230 EFPD(EFPD为有效满功率天）；采用Si C作为反射层，堆芯初始反应性最小，堆芯寿期最短，约为11520 EFPD；单层反射层组件条件下，对寿期的影响大小依次为Be O>Ti C>Zr O2>Y3Al5O12>Si C。针对反射层厚度对堆芯寿期的影响，开展敏感性分析。对于SEALER，反射区由1圈反射层组件组成，反射区外为屏蔽区，为了分析厚度对堆芯寿期的影响，将原屏蔽层组件替换成反射层组件，进行计算后结果如图3所示。结果表明，采用Y3Al5O12的堆芯初始反应性最大，堆芯寿期最长，约为16740 EFPD，其反射层厚度对寿期影响的敏感度最高，2圈反射层即可以让堆芯的寿期大大延长；采用Ti C的堆芯初始反应性最小，堆芯寿期最短，约为15030 EFPD，其反射层厚度即使加倍，寿期增加也较为有限。由此可以看出，对于不同材料的反射层，合理的厚度是使反射层价值得到最大化利用的关键因素之一。

堆芯中子能谱分为2个区域：堆芯活性区和反射层区。本节分析了不同反射层材料对2个区域能谱的影响。寿期初堆芯活性区和反射层区的能谱分别如图4和图5所示。能群分界如表3所示，对于堆芯活性区，在采用不同反射层材料的情况下，各活性区的能谱都较硬，各能群的中子占比差别极小，中子能谱基本保持一致。对于反射层区，能谱与反射层材料密切相关，Be O反射层区在低能区具有最高的中子占比，能谱最软，Ti C反射层区的能谱硬度高于Be O而低于其他材料。对于Be O和Ti C，单位体积内氧核素和碳核素的含量高于其他材料，从而使得更多的快中子得到慢化，区域能谱更软。1.5 反射层材料对堆芯径向功率分布的影响分析


本文编号：3440911