氫化鋯慢化熔鹽堆釷鈾轉換性能初步分析

吳 攀 蔡翔舟 余呈剛 陳金根 徐 剛

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氫化鋯慢化熔鹽堆釷鈾轉換性能初步分析

吳 攀1,2蔡翔舟2余呈剛2陳金根2徐 剛1

1（上海大學 上海 200444 2（中國科學院上海應用物理研究所 嘉定園區 上海 201800）

中子能譜對釷基燃料在熔鹽堆中的利用效率及溫度反饋系數等安全問題有較大影響，所以對熔鹽堆新型慢化劑的研究具有重要意義。本工作基于SCALE6計算程序，對不同幾何柵元結構的氫化鋯柵元組件在熔鹽堆的物理性能進行了研究，分別計算了中子能譜、釷鈾轉換比、233U濃度、總溫度反饋系數以及燃耗等中子物理參量。結果表明，減小六邊形柵元對邊距或者增加熔鹽占柵元體積比可以增加釷鈾轉換比和改善溫度反應性系數；當加入的氫化鋯慢化劑體積份額為0.1時就可以將熔鹽堆233U初始濃度降低到2.5×10?2以內；氫化鋯慢化熔鹽堆在超熱譜條件下，其233U初裝載量和超鈾核素產量較小，同時堆芯較為緊湊。

氫化鋯，熔鹽堆，釷鈾轉化性能，233U裝載量

熔鹽堆作為6種四代堆型之一[1]，具有良好的固有安全性、經濟性和可持續性。熔鹽堆使用液態熔鹽燃料，具有一些獨特的優勢[2?3]：熔鹽可以實現高溫低壓運行；熔鹽堆運行時可以在線添加核燃料和在線后處理，可以降低初始剩余反應性和減少裂變產物在堆內的堆積，因此具有較好的中子經濟性；此外，由于熔鹽堆無需制造固態燃料組件，因此可以靈活燃燒多種燃料，并可以按照不同需求設計成熱堆、超熱堆及快堆等不同能譜的堆型。……