空间离散对弥散颗粒燃料燃耗计算的影响

娄 磊，张云飞，李满仓，张 乾,*，李 颂，梁越超，赵 强，张志俭

(1.中国核动力研究设计院 核反应堆系统设计技术重点实验室，四川 成都 610213；2.哈尔滨工程大学 核安全与仿真技术国防重点学科实验室，黑龙江 哈尔滨 150001)

福岛核事故之后，核燃料在事故条件下的安全性成为了近年来研究的热点。作为事故容错燃料的一种，全陶瓷微密封(FCM)燃料比常规燃料具有更好的燃料利用率、导热能力和包容裂变产物能力[1]，是一种具有应用前景的新型核燃料。FCM燃料的燃料区域由基质材料和TRISO颗粒组成，是一种弥散颗粒燃料。压水堆传统燃料的燃耗区离散策略对燃耗计算(包括无限增殖因数kinf、核素存量等物理量的计算)的精度有很大的影响[2-3]，弥散颗粒在FCM燃料中的应用带来了第二重非均匀性，使得燃耗计算的燃耗区域变得更为复杂。处理双重非均匀燃耗问题最精确的方法是采用蒙特卡罗燃耗程序对颗粒采用显式的燃耗模型，如RMC程序，但是该方法会占用极大的计算资源，且目前国际上还没有对颗粒燃耗分区的研究。基于传统确定论组件程序的均匀化方法如RPT[4]、IRPT[5]、FRPT[6]等对FCM燃料的处理过于粗糙，无法建立精确的燃耗模型，且在处理含毒物问题时具有局限性。基于Sanchez-MOC[7-8]输运框架的双重非均匀燃耗模型，具备重构颗粒内部中子通量和截面的能力，如ALPHA[9]程序，该方法既可按传统平源区将颗粒进行归类，又可对颗粒进行燃耗区域细分，在保证精细处理FCM燃料的双重非均匀燃耗的同时，而不带来过大的计算资源负担。……