基于3KEYMASTER平臺的反應堆控制鼓特性仿真研究

程 銘 呂 征 賈玉文

（中國原子能科學研究院 北京 102413）

核反應堆是能以可控方式進行自持鏈式裂變反應的裝置［1］，而其中的“可控”便主要是指在反應堆開堆、運行、停堆、事故等各工況期間對反應性的有效控制。除去可燃毒物控制和化學補償控制方式在壓水堆中作為常見的輔助控制手段［2］，在所有類型的反應堆中最主要也是最直接的反應性控制方式便是控制棒控制。與常規核電廠控制棒的成熟設計和應用不同，目前在一些小型化特種動力反應堆的設計趨勢中，采用了以控制轉鼓代替控制棒的方案，將用于反應性調節、補償以及停堆功能的控制鼓均勻地布置在堆芯周圍，隨著轉鼓不同的旋轉角度和速度向堆芯引入不同的反應性，以代替傳統方案中插入堆芯的控制棒組件，例如俄羅斯的TOPAZ-II型反應堆（圖1）和美國的SNAP-10A型反應堆等［3］。

與傳統控制棒及其驅動機構相比，該設計方案在保證反應性控制能力的同時，可有效地減小反應堆堆芯體積，并有助于堆芯軸向功率的展平，特別是在太空環境中，其不依靠重力的緊急停堆驅動方式已在美國、俄羅斯等多個小型化特種動力反應堆中展現了重要的應用價值。同時，由于驅動方式和工作原理的特點，控制鼓的反應性積分價值特性［4-5］及其控制特性都具有自己的特殊性。在開展小型化特種研究堆的研究、設計、與工程實現各階段，充分掌握控制鼓的控制和運行特性是一個關鍵研究領域。……