緊急停堆棒落棒時間對熔鹽堆反應性引入瞬態(tài)的影響

王 凱 焦小偉 楊 群 吳燕華 王超群 何兆忠

（中國科學院上海應用物理研究所 上海201800）

熔鹽反應堆是第四代核反應堆的6種候選堆型之一［1-2］。其采用液態(tài)燃料，具有利用釷燃料、高出口溫度、無水冷卻等優(yōu)點，可建于干旱地區(qū)。除發(fā)電以外，熔鹽反應堆堆芯出口溫度可達700°C以上，可為高溫制氫、二氧化碳加氫制甲醇等化工過程提供工藝熱，對減少溫室氣體排放具有重要意義。

當前，核能的可持續(xù)發(fā)展面臨著諸多挑戰(zhàn)，尤其是在福島事故之后，公眾對發(fā)展核能存有疑慮，這就對核能系統(tǒng)的安全性提出了更為嚴苛的要求。反應堆設計過程中安全分析越來越受到重視。緊急停堆棒落棒時間是影響反應堆安全性的重要參數。本文對熔鹽堆緊急停堆棒落棒時間對反應性引入瞬態(tài)的影響進行詳細的分析。

1 釷基熔鹽堆

中國科學院上海應用理研究所設計的2 MW熱功率TMSR-LF（Thorium Molten Salt Reactor-Liquid Fuel）反應堆是我國首個帶功率的液態(tài)燃料熔鹽實驗堆，其目的是驗證熔鹽反應堆技術可行性并積累工程經驗。TMSR-LF堆芯內直徑為190 cm，高度為180 cm，設計壽命10 a，滿功率運行300 d。堆芯主容器和堆內金屬支撐結構件使用哈氏合金材料。堆芯慢化劑為石墨，泵坑處吹掃氣體為氦氣［3-4］。

TMSR-LF 選用的燃料鹽為LiF-BeF2-ZrF4-UF4，富集度19.75%。反應堆進、出口溫度分別為600 °C、650°C。二回路采用冷卻劑為FLiBe，平均溫度為570°C。

TMSR-LF 系統(tǒng)布局如圖1 所示，在燃料鹽循環(huán)泵的作用下，燃料鹽從堆芯上部出口管，進入熱管段，經燃料鹽循環(huán)泵后，進入熔鹽-熔鹽換熱器。通過熔鹽-熔鹽換熱器進行熱交換后，進入冷管段，再從堆芯下部流入反應堆。……