金屬冷卻快堆關鍵分析軟件的現狀與展望

吳宏春，楊紅義，曹良志?，鄭友琦，劉宙宇，劉一哲，杜夏楠，王永平，楊 軍，張熙司

(1. 西安交通大學 核科學與技術學院,西安710049;2. 中國原子能科學研究院,北京102413)

金屬冷卻快中子核反應堆對于我國核能創新發展具有非常重要的戰略意義。一方面，金屬冷卻快堆容易實現小型化，在海、陸、空、天以及特種同位素生產等各個國防領域都具有強烈的需求，開發一批創新型、多用途的小型核反應堆型號已經迫在眉睫；另一方面，我國已經確立了“壓水堆-快堆-聚變堆”三步走的核能發展戰略，快堆在該戰略路線中發揮著承上啟下的關鍵作用，以鈉冷、鉛鉍或鉛冷為代表的金屬冷卻快堆是其中最主流的堆型。因此，金屬冷卻快堆的研發設計在軍民兩方面都是國家重大需求。

為了提高堆芯性能，與傳統的壓水堆相比，金屬冷卻快堆設計具有以下特征：1)燃料形式更加復雜，如采用MOX燃料、金屬燃料或氮化物燃料等；2)堆芯中子能譜更加復雜，傳統輕水冷卻堆以熱譜為主，液態金屬冷卻快堆一般設計為快中子譜，為了保證安全性，可能在局部會出現超熱譜；3)堆芯設計趨向于小型化，以提高核反應堆的應用靈活性。這些新的特征使得適用于傳統壓水堆設計開發的堆芯設計軟件和方法不再適用。盡管國內外在金屬冷卻快堆軟件研發方面進行了大量投入，但仍然有一系列問題尚未得到很好的解決，嚴重制約了快堆技術的發展。

本文重點聚焦堆芯物理、熱工水……