金属冷却快堆关键分析软件的现状与展望

吴宏春，杨红义，曹良志†，郑友琦，刘宙宇，刘一哲，杜夏楠，王永平，杨 军，张熙司

(1. 西安交通大学 核科学与技术学院,西安710049;2. 中国原子能科学研究院,北京102413)

金属冷却快中子核反应堆对于我国核能创新发展具有非常重要的战略意义。一方面，金属冷却快堆容易实现小型化，在海、陆、空、天以及特种同位素生产等各个国防领域都具有强烈的需求，开发一批创新型、多用途的小型核反应堆型号已经迫在眉睫；另一方面，我国已经确立了“压水堆-快堆-聚变堆”三步走的核能发展战略，快堆在该战略路线中发挥着承上启下的关键作用，以钠冷、铅铋或铅冷为代表的金属冷却快堆是其中最主流的堆型。因此，金属冷却快堆的研发设计在军民两方面都是国家重大需求。

为了提高堆芯性能，与传统的压水堆相比，金属冷却快堆设计具有以下特征：1)燃料形式更加复杂，如采用MOX燃料、金属燃料或氮化物燃料等；2)堆芯中子能谱更加复杂，传统轻水冷却堆以热谱为主，液态金属冷却快堆一般设计为快中子谱，为了保证安全性，可能在局部会出现超热谱；3)堆芯设计趋向于小型化，以提高核反应堆的应用灵活性。这些新的特征使得适用于传统压水堆设计开发的堆芯设计软件和方法不再适用。尽管国内外在金属冷却快堆软件研发方面进行了大量投入，但仍然有一系列问题尚未得到很好的解决，严重制约了快堆技术的发展。

本文重点聚焦堆芯物理、热工水……