10 MW級小型鉛基反應堆功率展平分析

廉 超，孫燕婷，高 軍，楊 琪，王明煌，柏云清，趙柱民,*，胡漢平

(1.中國科學技術大學 工程科學學院，安徽 合肥 230027；2.中國科學院核能安全技術研究所 中國科學院中子輸運理論與輻射安全重點實驗室，安徽 合肥 230031)

鉛基快堆(Lead-based fast reactor,LFR)具有良好的安全性、經濟性、環境友好性和防核擴散能力，是第四代核能系統的候選堆型之一。根據GIF組織2014年發布的“第四代核能系統技術路線更新圖”，鉛基快堆有望成為首個實現商業示范的第四代核能系統[1]。

小型反應堆憑借功率穩定、安全可靠、結構緊湊等特點，在很多領域有著特殊用途，如區域供電、海水淡化、海洋動力、深空探測等，吸引眾多國家展開研究。鉛基反應堆在小型化方面具有獨特的優勢：冷卻劑良好的導熱性和熱穩定性，需要較少的冷卻劑即可帶走較多的熱量；低壓特性，輔助系統少；化學惰性，無需中間回路；功率密度高，堆芯緊湊等[2]。很多國家針對小型鉛基反應堆展開研究，提出了一系列小型鉛基反應堆概念。例如俄羅斯的SVBR-75/100[3]；美國的SSTAR[4]、ENHS[5]和G4 M[6]；歐盟的SEALER[7]和ALFRED[8]；韓國的PASCAR[9]和URANUS[10]以及中國的CLEAR系列[11-16]等。

反應堆功率分布的不均勻性直接影響反應堆運行的經濟性和安全性，因此需要對反應堆進行功率展平[17]。Fiber Monado[18]、Rebecca Krentz-Wee[19]和馬續波[20]等人分別采用燃料分區布置的方式對氣冷快堆、鈉冷快堆和聚變裂變混合堆進行功率展平；Hiroshi Sekimoto[21]和Taewoo Tak[22]等人通過在燃料中心區域添加Th燃料的方式對行波快堆進行功率展平；李浩泉[23]采用非均勻分區裝料的方式對加速器驅動次臨界堆展平功率。……