小型氦氙冷却移动式反应堆堆芯设计优化分析.pdfVIP

第35卷第11期强激光与粒子束Vol.35，No.11

2023年11月HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSNov.，2023

·核科学与工程·

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小型氦氙冷却移动式反应堆堆芯设计优化分析

刘欣悦，管超然，邓蛟龙，柴翔，何东豪，刘晓晶

（上海交通大学核科学与工程学院，上海200240）

摘要：小型移动式核反应堆电源能为偏远地区、事故应急等场景提供所需的电能和热能，而堆芯的轻

量化和小型化是小型移动式核反应堆电源的设计重点。由此，基于前期概念设计，本研究提出了一个高可靠、

长寿命的小型氦氙冷却固体核反应堆堆芯设计及其反应性控制方案。首先，在综合考虑反应堆寿命以及热工

安全设计等限制条件的基础上，使用蒙特卡罗程序OpenMC进行了堆芯几何优化分析，得到了堆芯质量最小化

的设计方案。其次，分析了含可燃毒物的布置优化方案，通过在堆芯靠近反射层附近的燃料棒中添加2%质量

分数的可燃毒物GdO，寿期初径向功率峰因子从2.22降低至1.43。最后，基于分层分块滑移反射层的反应性与

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功率控制方法，提出了反应性线性控制方案，该方案还可以保证事故情况下的反应堆安全。相关结果可为小型

移动式核反应堆电源的堆芯设计及反应性控制提供参考。

关键词：氦氙冷却反应堆；堆芯设计优化；滑移反射层；功率展平；反应性控制

中图分类号：TL32文献标志码：Adoi:10.11884/HPLPB202335.230253

Optimalcoredesignanalysisforasmallmobilehelium-xenon

cooledsolidreactor

LiuXinyue，GuanChaoran，DengJiaolong，ChaiXiang，HeDonghao，LiuXiaojing

（SchoolofNuclearScienceandEngineering,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240,China）

Abstract：Duetoelectricityneedsofscenariossuchasremoteareasandemergencysituations,mobilenuclear

powersourceswithhighreliabilityandlonglifeareneeded.Aconceptualdesignschemeofasmallmobilehelium-

xenoncooledso