计算物理

作者：徐昌恒, 潘晖, 何明涛, 赵常有, 蔡德昌, 许怀金

关键词：液态重金属反应堆, 燃料棒设计, 控制棒设计

旨在从中子学角度分析液态重金属快堆燃料棒和控制棒的物理特性, 以支撑其结构设计及材料选型。使用快中子反应堆分析程序SARAX对燃料棒的液铀比选择、径向功率分布、包壳材料选型、反射层材料选型, 控制棒径向结构设计、吸收体材料选型、慢化结构设计进行计算分析。计算结果表明: 燃料棒栅元Kinf与液铀比呈线性关系, 液铀比的选择更多需要考虑载热因素。燃料棒包壳优先选择铁素体/马氏体钢材料。活性段轴向两端反射层材料可选择钢类材料。基于Pu迁移现象分析结果, 当前物理计算程序中均未耦合Pu迁移现象, 计算得到的功率分布相对均匀, 导致燃料中心温度计算结果偏不保守。控制棒采用细棒设计能有效降低自屏效应, 但会降低空间利用率。快堆常用B4C作为吸收体材料。控制棒吸收体外包裹慢化体能使中子能谱软化, B-10中子吸收截面大幅上升, 提高控制棒价值。同一外径下, 纯吸收体芯块的棒价值小于使用慢化体(ZrH2)包裹的芯块。

来源：2024年第5期

《计算物理》期刊编辑部

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