铅冷快堆环形燃料元件热工性能的关键影响因素的研究

王宇轩 麻龙辉 赵鹏程 刘紫静 朱恩平 于 涛

（南华大学核科学技术学院 衡阳 421001）

铅冷快堆（Lead-cooled Fast Reactor，LFR）具有增殖核燃料和嬗变核废料的潜力，是第四代核能系统中最具发展前景的堆型之一［1］。环形燃料元件作为一种新型燃料结构，实现了燃料芯块的双面冷却，增加了传热面积-体积比，降低了燃料芯块的最高温度，可以在安全限度内进一步提升堆芯功率密度［2］。如果在铅冷快堆中采用环形燃料元件，反应堆的经济性和安全性将得到大幅度提高。因此，研究影响铅冷快堆环形燃料元件热工性能的关键因素对优化铅冷快堆堆芯设计具有重要意义。

环形燃料元件突出的热工性能受到了国内外诸多学者的关注，针对环形燃料元件的热工性能开展了大量研究。胡立强等［3］研究了压水堆环形燃料元件流量分配比对传热性能的影响，获得了最佳流量分配比；何晓军等［4］以压水堆为参考，针对环形UO2燃料元件内外热流密度分配不均的现象采用AFPAC1.0程序进行分析，发现气隙宽度和包壳粗糙度对环形燃料元件的热工性能具有重要影响；Choi等［5］以小型压水堆为例，分析了不同燃料和包壳对环形燃料元件热工性能的影响；邓阳斌等［6］以压水堆环形燃料元件为研究对象，开发了环形燃料元件热工水力计算程序，分析了燃料几何尺寸对热工性能的影响；Marcin 等［7］基于欧洲铅冷反应堆开发了环形燃料元件热工水力计算程序，研究了环形燃料元件排布方式和几何尺寸对铅冷快堆热工性能的影响。……