氟盐冷却球床高温反应堆温度反应性系数的研究

【摘要】氟盐冷却球床高温反应堆(PebbleBed-Fluoridesalt-cooledHightemperatureReactor,简记为PB-FHR)是一种新型反应堆,继承了前几代核反应堆的优点与技术基础。评估认为,PB-FHR在安全、经济、可持续性以及防核扩散等方面具有良好的性能。PB-FHR最主要的核心特点有两个方面：一是采用熔融状态下的高温氟盐作反应堆主回路冷却剂进行冷却(类似于熔盐堆)；二是反应堆的燃料组件是球形燃料组件,燃料颗粒采用包覆颗粒技术被多层石墨层包覆,填充在燃料组件内。作为“第四代”核反应堆的代表堆型之一,其发展前景广阔。反应堆温度反应性系数的大小表征了堆芯材料的温度变化对反应堆带来的反馈作用的强弱。反应堆物理设计要求,为防止反应堆堆芯损坏或者反应堆自动关闭,保证反应堆安全、正常、有效的运行,所设计的反应堆必须具有负的温度反应性系数。本论文以美国橡树岭国家实验室开发的蒙卡程序SCALE为研究工具,以四因子公式为研究基础,把温度反应性系数分解为五个子项加和的形式,通过对温度反应性系数五个影响参数的计算与分析,对温度反应性系数进行定量分析。研究内容主要包括：第一、以全反射边界条件的单栅元晶胞为计算模型,对PB-FHR的主回路冷却剂LiF-BeF2中6Li摩尔浓度的选择、6Li摩尔浓度对冷却剂温度反应性系数的影响、无限氟盐冷却球床高温反应堆燃料和慢化剂的温度反应性系数进行了研究；第二、以全反射边界条件的单栅元晶胞为计算模型,对燃料组件中TRISO体积填充因子对温度反应性系数的影响进行了研究；第三、以堆芯活性区横截面为八边形的PB-FHR作为研究模型,对PB-FHR的堆芯活性区体积与温度反应性系数的关系进行了研究。研究结果表明,PB-FHR主回路冷却剂LiF-BeF2中所含6Li摩尔浓度对冷却剂温度反应性系数影响显著；从中子效应和经济角度考虑,冷却剂LiF-BeF2最适合选取的6Li摩尔浓度为0.005%;TRISO体积填充因子变化范围为1.8%～17.5%时,冷却剂、慢化剂以及燃料的温度反应性系数变化明显；PB-FHR堆芯活性区体积对冷却剂和慢化剂的温度反应性系数影响显著,对燃料的温度反应性系数没有影响。
【作者】孙建友；
【导师】李东仓；徐洪杰；
【作者基本信息】兰州大学，核能与核技术工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】PB-FHR；~6Li；TRISO体积填充因子；临界；四因子；温度反应性系数；SCALE；

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