一種小型熔鹽堆的主回路放射性產(chǎn)物分析

周煒龍 嚴(yán) 睿 周 波

1（中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所 上海 201800）

2（中國科學(xué)院大學(xué) 北京 100049）

熔鹽堆（Molten Salt Reactor，MSR）的概念源自于20世紀(jì)40～60年代美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（Oak Ridge National Laboratory，ORNL）開展的飛行實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（Aircraft Reactor Experiment，ARE）［1］和熔鹽實(shí)驗(yàn)堆（Molten-Salt Reactor Experiment，MSRE）［2］。熔鹽實(shí)驗(yàn)堆設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行的成功奠定了熔鹽堆的基礎(chǔ)技術(shù)，為熔鹽堆提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。而后在1970年提出了100 MWt的熔鹽增殖堆（Molten Salt Breeder Reactor，MSBR）［3］的概念。自20世紀(jì)80年代以來，法國、日本、俄羅斯、中國等國家開展了一系列針對Th-U增值TRU核素嬗變［4］的熔鹽堆研究。由于其固有安全性、優(yōu)良的中子經(jīng)濟(jì)性和在線后處理能力，熔鹽堆被選為第四代先進(jìn)（Generation IV International Forum，GIF）核能系統(tǒng)的反應(yīng)堆之一，也是唯一使用液體燃料設(shè)計(jì)的先進(jìn)反應(yīng)堆系統(tǒng)。在2011年，中國科學(xué)院啟動了釷基熔鹽堆（Thoriumbased Molten Salt Reactor，TMSR）戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)，目的是建造一座2 MWt石墨慢化液體燃料反應(yīng)堆，用于解決熔鹽堆相應(yīng)技術(shù)問題［5］。

國際原子能組織（International Atomic Energy Agency，IAEA）核電技術(shù)發(fā)展部門表明，小型堆在效率、靈活性以及經(jīng)濟(jì)性方面具有顯著優(yōu)勢，能夠在未來清潔能源的轉(zhuǎn)型中起到關(guān)鍵作用，預(yù)計(jì)小型堆在未來幾年內(nèi)會迎來廣泛的部署。而作為第四代堆，熔鹽堆具有多用途與小型靈活性的特點(diǎn)，易設(shè)計(jì)為小型堆，近年來全球?qū)π⌒腿埯}堆的前景也普遍看好。小型熔鹽堆無需水進(jìn)行冷卻，特別適合干旱地區(qū)的電量供應(yīng)，特別是我國中西部區(qū)域。針對該區(qū)域，預(yù)計(jì)2030年人均用電量在2 000～3 000 kW·h-1，因此30 MWe的電量供應(yīng)基本可以滿足10萬人口的鄉(xiāng)鎮(zhèn)能源供應(yīng)需求。本文研究基于該應(yīng)用場景，研究提出一種熱功率為100 MWt的小型熔鹽堆的堆芯概念設(shè)計(jì)。……