钍铀自持循环物理热工特性研究

侯周森 周 涛 陈 娟 罗 峰 程万旭

(华北电力大学核热工安全与标准化研究所 北京 102206)

随着核能事业的发展，各国对钍铀混合燃料反应堆进行了不少研究[1,2]。钍铀反应堆可减少核废料，大大降低放射性危害；裂变产物毒性低，长寿命锕系元素产量少。因此，发展钍基反应堆，可解决核废料处理成本高的难题，具有更高的安全性。通过对钍基反应堆的钍铀自持循环物理热工等特性方面的研究，能促进钍基反应堆研究的进一步发展。

1 研究对象

1.1 燃料棒束布置

图1 CANFLEX43型燃料棒束布置Fig.1 Layout of a CANFLEX43 fuel bundle.

图1 中，1为ThO2燃料元件，直径13.5 mm，2为微浓缩铀燃料元件(SEU)，直径11.5 mm，是驱动燃料棒。气隙为氦气，轻水为冷却剂。重水为慢化剂，压力管和排管材料均为锆合金。分布方案为外两圈放置SEU燃料，内两圈放置ThO2燃料棒束，使其产生并积累233U。每个循环后将乏燃料卸出，分离处理后得到一定量的233U，若干循环积累后产生适量的233U，最终实现钍铀循环。

1.2 TACR1000燃料元件物理热工参数及热工水力学设计限值

TACR1000燃料元件物理热工参数见表1[4–6]，热工水力学设计限值见表2[7]。表中CPR是通道额定功率下，发生沸腾临界的通道功率与通道时均设计功率的比，通过对冷却剂平均温度敏感性分析可知，文中选取冷却剂平均温度327ºC进行计算是合理的。

2 计算方法及方案

2.1 物理计算方法

Dragon计算程序[8–10]由加拿大蒙特利尔理工学院(Ecole Polytechnique de Montreal)开发，是模拟反应堆燃料组件和栅元内中子特性的模块化计算程序。可进行输运-输运和输运-扩散等价计算、中子特性均匀化处理和核素燃耗计算。……