作為本刊“中國科技卓越行動(dòng)計(jì)劃”2020年出版規(guī)劃的會(huì)議專欄,“全國新堆與研究堆第十一屆學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)”第一輯9篇文章在本刊今年第4期出版,第二輯8篇文章在第6期出版,本期第三輯共收錄論文7篇,簡(jiǎn)單介紹如下:
1)肖會(huì)文、李想等,“鉛冷小堆堆芯初步設(shè)計(jì)”:鉛及鉛基材料作為反應(yīng)堆冷卻劑,有著優(yōu)良的中子學(xué)性能和熱工性能。本文提出了一種鉛冷小堆的堆芯初步設(shè)計(jì)方案,首先使用西安交通大學(xué)研發(fā)的快中子反應(yīng)堆中子學(xué)計(jì)算分析軟件包SARAX進(jìn)行堆芯中子輸運(yùn)、燃耗、反應(yīng)性系數(shù)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)等中子學(xué)計(jì)算分析。然后選用高富集度的燃料滿足緊湊型和輕量化的要求;為了展平功率,選用了兩種富集度的燃料組件。采用一組控制棒組件和一組停堆棒組件控制反應(yīng)性,控制棒選用對(duì)快區(qū)和熱區(qū)中子具有良好吸收能力的B4C作為中子吸收體,在緊急停堆棒中增加了高密度中子吸收體材料鎢,滿足堆芯的反應(yīng)性控制以及緊急停堆需求。
2)王曉東、張競(jìng)宇等,“水輻解對(duì)反應(yīng)堆材料SS316腐蝕速率的影響研究”:水作為反應(yīng)堆的主要冷卻劑之一,經(jīng)過堆芯的輻照區(qū)時(shí)會(huì)產(chǎn)生輻解,生成具有強(qiáng)氧化性的O2、H2O2等產(chǎn)物,這些產(chǎn)物會(huì)對(duì)材料的腐蝕速率造成影響,進(jìn)而影響反應(yīng)堆的活化腐蝕產(chǎn)物源項(xiàng)。在已有理論和模型的基礎(chǔ)上,將水輻照分解計(jì)算和材料腐蝕速率計(jì)算相結(jié)合,用以評(píng)估水輻照分解對(duì)反應(yīng)堆材料腐蝕速率的影響。
3)李冬國、周雪梅等,“熔鹽快堆U-Pu燃料循環(huán)增殖性能分析”:熔鹽快堆增殖是當(dāng)前國際上關(guān)注的熱點(diǎn),本文基于堆芯結(jié)構(gòu)雙流體方案,利用氟化或氯化熔鹽中鈾钚重金屬鹽高溫下的高溶解度特性,獲得熔鹽快堆的高增殖。采用基于反應(yīng)堆安全分析和設(shè)計(jì)的綜合性模擬程序SCALE,對(duì)鈾钚燃料循環(huán)熔鹽快堆的三種可行性熔鹽燃料方案(LiF+PuF4+UF4、NaF+PuF4+UF4和NaCl+PuCl3+UCl3)計(jì)算了中子能譜、反應(yīng)性溫度系數(shù)。分析了增殖比BR(Breeding Ratio)受反應(yīng)堆裂變區(qū)、增殖區(qū)和中子反射層的尺寸影響,熔鹽中6Li和35Cl同位素豐度對(duì)BR的影響,以及BR隨運(yùn)行時(shí)間動(dòng)態(tài)變化。
4)婁磊、姚棟等,“耐事故燃料雙重非均勻性RPT方法研究”:采用體積均勻化方法計(jì)算含有彌散燃料或彌散可燃毒物的雙重非均勻性的系統(tǒng)會(huì)帶來一定的計(jì)算偏差。處理彌散燃料以及吸收截面隨燃耗變化不劇烈的可燃毒物時(shí),可用傳統(tǒng)反應(yīng)性等效物理變換方法(Reactivity-equivalent Physical Transformation,RPT),但對(duì)于硼等吸收截面隨燃耗變化劇烈的可燃毒物,傳統(tǒng)RPT方法的計(jì)算偏差較大,本文研究并編程實(shí)現(xiàn)了一種新的雙重非均勻性的RPT方法,可適用于多種耐事故燃料。
5)劉梟、羅志鵬等,“熔鹽堆功率自抗擾控制方法研究”:功率控制系統(tǒng)對(duì)保證反應(yīng)堆安全和穩(wěn)定運(yùn)行起著重要的作用,設(shè)計(jì)良好的熔鹽堆(Molten Salt Reactor,MSR)功率控制器應(yīng)具有及時(shí)的瞬態(tài)響應(yīng)特性,需要簡(jiǎn)單可靠的控制方法以保證響應(yīng)速度和安全性。本文基于線性自抗擾控制理論設(shè)計(jì)了MSR反應(yīng)堆功率控制器,導(dǎo)出了用于自抗擾控制器設(shè)計(jì)的相對(duì)功率的二階線性微分方程和對(duì)應(yīng)的線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器(Linear Extended State Observer,LESO)。
6)李婷、莊坤等,“熔鹽冷卻空間堆的初步中子學(xué)設(shè)計(jì)”:空間核反應(yīng)堆(Space Nuclear Reactor,SNR)電源在深空探索中具有重要優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)液態(tài)金屬、氣體和熱管冷卻方式不同,熔鹽冷卻劑可溶解裂變材料并具有良好的傳熱性質(zhì),因此可作為SNR方案中的冷卻劑?;趪鴥?nèi)外SNR設(shè)計(jì)方案,利用SERPENT蒙特卡羅程序和ENDF/B-Ⅶ.1數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了熔鹽冷卻SNR的初步中子學(xué)設(shè)計(jì),研究了不同燃料、包殼材料以及棒間距對(duì)燃料棒kinf的影響,以及不同熔鹽冷卻劑組成、反射層材料對(duì)SNR堆芯keff的影響,最終給出一種基于氟化鹽7LiF-BeF2-UF4(66.4-32.7-0.9 mol%)冷卻UC燃料(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的235U)的SNR初步堆芯方案。
7)秦雪、李滿倉等,“基于FCM燃料的商業(yè)壓水堆中子學(xué)分析”:全陶瓷微封裝燃料是一種將三結(jié)構(gòu)同向性型燃料顆粒彌散于SiC基質(zhì)的先進(jìn)燃料,具有良好的包容裂變產(chǎn)物的能力,能有效地改善核燃料在嚴(yán)重事故下保持結(jié)構(gòu)完整性的能力,有利于降低核電站發(fā)生大量放射性物質(zhì)泄漏的風(fēng)險(xiǎn),是耐事故燃料(Accident Tolerant Fuel,ATF)的主要研究方向之一。與傳統(tǒng)UO2陶瓷芯塊燃料相比,F(xiàn)CM燃料的U裝量較少,且燃料基體采用SiC,慢化能力較好,可能導(dǎo)致FCM燃料應(yīng)用于商業(yè)壓水堆時(shí)壽期初慢化劑溫度系數(shù)為正,不能滿足堆芯的固有安全性。本文以標(biāo)準(zhǔn)AFA3G 17×17柵格形式的UO2-Zr合金燃料組件為參照對(duì)象,采用中核集團(tuán)自主研發(fā)的NESTOR軟件,分析了17×17和13×13兩種柵格形式的FCM燃料(UN核芯)組件的中子學(xué)特性,評(píng)價(jià)了由13×13柵格形式的FCM燃料(UN核芯)組成反應(yīng)堆堆芯的總體物理特性。