微型反應堆低濃鈾堆芯的優(yōu)化設計.pdf

1、微型反應堆（簡稱微堆）是以高濃鈾為燃料的研究型反應堆。但由于高濃鈾燃料存在核安全風險，同時根據(jù)核不擴散原則，我國須逐步完成低濃鈾堆芯的設計、換料和裝填工作。因此，本文利用MCNP對堆芯進行一系列模擬、計算和優(yōu)化設計，主要研究內(nèi)容和結果如下：
　?。?）針對微堆的低濃化開展了一系列的設計分析工作，主要包括建立了微堆高濃鈾的模型（High Enrichment Uranium,HEU）、在不改變高濃鈾堆芯結構基礎上，完成了低濃鈾堆芯的

2、優(yōu)化設計（LowEnrichment Uranium,LEU），并優(yōu)化設計了新低濃鈾堆芯模型（New Low Enrichment Uranium,NLEU）。
　?。?）運用MCNP建立的微堆高濃鈾模型（HEU），其中心控制棒價值、臨界裝載量、上鈹反應性以及軸向中子通量密度分布等參數(shù)與微堆實驗數(shù)據(jù)基本一致，對比驗證了模型的正確性。
　?。?）在HEU模型的基礎上，選擇富集度為12.5%的UO2作為低濃鈾堆芯的燃料芯塊，Zr

3、-4合金作為燃料包殼，保持HEU堆芯其余部分的結構、尺寸和材料不改變，建立了低濃鈾堆芯模型LEU。并對內(nèi)輻照座中子通量密度、剩余反應性以及中心控制棒價值等參數(shù)進行了計算對比分析，研究表明在不改變原堆芯結構和尺寸的情況下，微堆低濃化是可行的，現(xiàn)有微堆可直接替換為LEU堆芯。
　　（4）針對LEU堆芯Φ/P比值下降，熱中子份額比下降，控制棒價值減小等問題，優(yōu)化設計了全新的NLEU堆芯。NLEU堆芯采用富集度為19.75%的UO2作為燃