棱柱式高温气冷空间核反应堆初步方案设计与中子物理分析.pdfVIP

第51卷第12期原子能科学技术Vol.51,No.12

2017年12月AtomicEnergyScienceandTechnologyDec.2017

棱柱式局温气冷空间核反应堆初步

方案设计与中子物理分析

杨谢，佘顶，石磊

(清华大学核能与新能源技术研究院，先进核能技术协同创新中心，

先进反应堆工程与安全教育部重点实验室，北京100084)

摘要：空间核反应堆电源将核裂变能转换为电能，与太阳能、化学燃料电池等其他形式的电源相比，具有

电功率大、系统比功率高、使用寿命长等优点，在太空探索中具有广阔的应用前景。以高温气冷堆技术

为基础，提出了以氦氙混合气体作冷却剂，直接布雷顿循环的空间核反应堆电源方案。核反应堆是采用

包覆颗粒燃料的小型棱柱式高温气冷堆，热功率为5MW。采用蒙特卡罗方法进行了中子物理分析。

结果表明，设计的反应堆满足1〇a以上的满功率运行寿期，具有负的反应性温度系数。通过布置B4C

安全棒，使反应堆在发射失败引起的堆芯进水事故中能保证次临界。

关键词：空间核反应堆；包覆颗粒燃料；蒙特卡罗方法；中子物理分析

中图分类号：TL32文献标志码：A文章编号：1000-6931(2017)12-2288-06

doi：10.7538/yzk.2017.51.12.2288

PreliminaryDesignandNeutronicAnalysisofPrismatic

HighTemperatureGas-cooledSpaceNuclearReactor

YANGXie,SHEDing，SHILei

{InstituteofNuclearandNewEnergyTechnology,CollaborativeInnovationCenter

ofAdvancedNuclearEnergyTechnology,KeyLaboratoryofAdvancedReactorEngineeringand

SafetyofMinistryofEducation,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)

Abstract：Spacepowersystembasedonfissionnuclearreactorhasadvantagesoflarge

electricpower,highspecificpowerandlong-timerunningcomparedwithsolarenergy

andchemicalfuelbattery,andthespacenuclearreactorispromisingtobewidely

appliedinspaceexploration.Basedonhightemperaturegas-cooledreactortechnology,

adesigncaseofspacenuclearreactorpowersystemwasproposed,whereHe-Xemixture

wasadoptedasthecoolantofreactor