一种小型熔盐堆的主回路放射性产物分析

周炜龙 严 睿 周 波

1（中国科学院上海应用物理研究所 上海 201800）

2（中国科学院大学 北京 100049）

熔盐堆（Molten Salt Reactor，MSR）的概念源自于20世纪40～60年代美国橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory，ORNL）开展的飞行实验反应堆（Aircraft Reactor Experiment，ARE）［1］和熔盐实验堆（Molten-Salt Reactor Experiment，MSRE）［2］。熔盐实验堆设计、施工和运行的成功奠定了熔盐堆的基础技术，为熔盐堆提供了实验数据。而后在1970年提出了100 MWt的熔盐增殖堆（Molten Salt Breeder Reactor，MSBR）［3］的概念。自20世纪80年代以来，法国、日本、俄罗斯、中国等国家开展了一系列针对Th-U增值TRU核素嬗变［4］的熔盐堆研究。由于其固有安全性、优良的中子经济性和在线后处理能力，熔盐堆被选为第四代先进（Generation IV International Forum，GIF）核能系统的反应堆之一，也是唯一使用液体燃料设计的先进反应堆系统。在2011年，中国科学院启动了钍基熔盐堆（Thoriumbased Molten Salt Reactor，TMSR）战略先导专项，目的是建造一座2 MWt石墨慢化液体燃料反应堆，用于解决熔盐堆相应技术问题［5］。

国际原子能组织（International Atomic Energy Agency，IAEA）核电技术发展部门表明，小型堆在效率、灵活性以及经济性方面具有显著优势，能够在未来清洁能源的转型中起到关键作用，预计小型堆在未来几年内会迎来广泛的部署。而作为第四代堆，熔盐堆具有多用途与小型灵活性的特点，易设计为小型堆，近年来全球对小型熔盐堆的前景也普遍看好。小型熔盐堆无需水进行冷却，特别适合干旱地区的电量供应，特别是我国中西部区域。针对该区域，预计2030年人均用电量在2 000～3 000 kW·h-1，因此30 MWe的电量供应基本可以满足10万人口的乡镇能源供应需求。本文研究基于该应用场景，研究提出一种热功率为100 MWt的小型熔盐堆的堆芯概念设计。……