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第十三届反应堆数值计算与粒子输运学术会议 次临界能源堆参数敏感性分析方法的改进 邵增，梁志 刘国明 （中国核电工程有限公司，北京，100840） 摘要：在ITER 的基础上进行了裂变-聚变次临界能源堆的初步方案设计已初步满足设计要求， 并利用自行开发出的参数化MCNP 建模方法，对该堆型的各参数敏感性进行了分析，确定堆芯性能 随各参数的变化趋势，对下一步的优化设计具有指导意义。MCNP 建模参数化的方法有效的克服了 新堆型初步方案设计过程中存在的模型复杂、不确定因素大、需要对参数进行敏感性分析等难点， 极大的提高了效率和可靠性，对新堆型的初步方案设计方法是一个较大的改进，同时该工作的开 发也给其它设计分析工作提供便利。 关键词：裂变-聚变次临界能源堆；ITER ；MCNP 建模参数化；敏感性分析 中图分类号：TL323 文献标识码： A 1 引 言 小于1.15。 3 ）燃料最高温度不大于金属铀的相变温 聚变-裂变次临界能源堆是一种依靠聚 度668 ℃。 变驱动（外源）的次临界堆型，是向受控聚 参考方案各参数尽可能与ITER 相一致， 变产能过渡的特殊堆型，在安全性、经济性、 同时满足设计参数的要求。 能源优化及环境保护等方面具有独特的优 模型等离子体区域等效大环半径6.2m， 势。裂变-聚变次临界能源堆在ITER 的基础 等效小半径 2.0m 。模型考虑大环方向 14.4° 上进行初步方案设计，但由于一些 ITER 设 的扇形区域，扇形边界面为全反射面，等效 计参数并未完全确定，在初步方案设计过程 模拟整个大环模型。沿D 字形第一壁布置了 中要考虑这些不确定因素对堆芯计算结果的 17 个燃料组件和产氚组件，产氚组件的外侧 影响。只有对堆芯参数进行了充分的敏感性 是屏蔽层。整个大环模型共布置425 个组燃 分析，才能使方案设计达到优化，也使得方 料组件和425 个产氚组件。在堆芯下方，考 案的设计具有可实现性。 虑约占表面积 10%的偏滤器结构。等离子体 次临界能源堆堆型模型复杂，初步方案 区域外组件和偏滤器的总表面积为 2 设计采用了几何能力较强的MCNP 程序建模 670.3cm 。 分析，改变模型参数以分析计算结果对参数 第一壁由纯铍装甲和马氏体钢组成，厚 的敏感性，以优化设计。这样，需要不断改 度分别为0.5 cm 和2.5 cm ，承受等离子体的 变MCNP 模型的参数进行各种分析，而模型 高温冲击和聚变产生的高能快中子的辐照， 各参数往往相互关联，改变一个参数的同时 马氏体钢板内有许多小孔通氦气以冷却第 1 也要修改与之相联系的所有参数。大量的参 壁。燃料组件由铀-锆合金燃料、水冷却剂和 数敏感性分析费时费力，而且容易出错。因 承压锆管构成，呈六角形栅格排列，每层布 此，对次临界能源堆这种新堆型的初步方案 置41 或40 个冷却剂管，共布置6 层。承压 设计方法亟需改进。本文开发出了建模参数 冷却剂管的内直径为 1.52 cm，管壁厚度为 化的方法，即在MCNP 模型中采用变量定义 0.19 cm 。堆芯铀水比为 1.30 ，总铀装量 的方法，相关联的参数之间通过计