深水池式低溫供熱堆堆芯子通道程序改進與計算分析

張 焱，桂民洋，李楊柳，郭春秋，岳芷廷

(1.中國原子能科學研究院，北京 102413；2.西安交通大學，陜西 西安 710049)

煤炭是我國最主要的一次能源。自1990年以來，我國的煤炭年產量和年消耗量均占世界的30%以上。隨著城市發展對熱源需求的不斷增加，燃煤供熱會造成嚴重的大氣污染。另一方面，節能減排對化石能源采暖限制越來越嚴格，導致熱源減少，在這種供不應求又要環保節能的背景下，核能作為一種安全、清潔的能源，是當前較成熟的替代一次能源的方法之一[1,2]。

自20世紀70年代以來，加拿大、俄羅斯、德國、法國、瑞典、瑞士和捷克等國先后開展了核能供熱技術的研究，開發用于供熱的游泳池式堆和承壓殼式堆[3]。中國的核能供熱方面研究開始于80年代[4]。在這之后，經過30年的探索，中國在核能供熱的實際應用方面已經有了足夠的技術進步[5]。

2018年以來,中國原子能科學研究院設計研發了200 MW深水池式低溫供熱堆用于解決我國的核能供熱問題。200 MW深水池式低溫供熱堆具有良好的固有安全特性和非能動安全性，系統簡單，建造較易，運行可靠，經濟上具有競爭力。為了確保反應堆的運行安全，反應堆堆芯的熱工參數，包括燃料棒表面最高溫度、最小燒毀比(DNBR)等需要重新進行計算驗證[6]，以確定這些參數能夠滿足設計準則的要求。反應堆燃料組件的DNBR和包殼表面最高溫度是制約反應堆功率輸出和指示堆芯熱工安全性能的重要指標。燃料棒偏離泡核沸騰會使燃料棒表面傳熱能力迅速下降，溫度急劇上升，可能導致燃料棒燒毀[7]，因此，必須在設計和驗證過程中使用子通道分析方法進行詳細的計算和分析。……