液态金属反应堆氧化物燃料钚迁移现象研究及影响分析.pdfVIP

第59卷第7期原子能科学技术Vol.

59,

No.

7

2025年7月Atomic

Energy

Science

and

TechnologyJul.

2025

液态金属反应堆氧化物燃料钚迁移

现象研究及影响分析

徐昌恒，林煜宇，潘晖，陈浩，何明涛，王欣欣，付学峰

（中广核研究院有限公司，广东

深圳518000）

摘要：由于径向温度梯度的存在，氧化物燃料芯块中的钚会通过热扩散机制沿温度梯度向高温区域迁移。

此现象导致燃料棒中心区域的可裂变物质浓度提升，从而增加了芯块中心的功率输出，并对反应堆的热运

行性能产生影响。在液态金属反应堆中，由于线功率密度较高，径向温度梯度更为显著，因此钚的迁移现

象更加突出。为分析此现象，本研究使用自主研发的燃料性能分析程序中的扩散模型，对不同结构的氧化

物燃料芯块的钚迁移行为进行详细分析，获取了不同线功率密度和燃耗深度钚同位素的径向分布数据。

进一步地，通过与蒙特卡罗方法及传热模型耦合，开展了综合的物理及热工分析计算。研究结果表明，随

着线功率密度及燃耗深度的提高，钚同位素向芯块中心的迁移现象趋于加剧。这种迁移不仅提升了芯块

中心的功率，还相应减少了反应堆的热工安全裕量。若堆芯存在平均线功率密度超过300

W/cm且燃耗大于

50

GW·d/tU的芯块，在热工安全分析中应考虑钚迁移现象的潜在影响。

关键词：液态金属反应堆；氧化物燃料；钚迁移；芯块温度

..

中图分类号：TL32

文献标志码：A

文章编号：1000-6931（2025）07-1510-10

doi：10.7538/yzk.2024.youxian.0717

StudyandAnalysisofPlutoniumMigrationPhenomena

inOxideFuelofLiquidMetalReactors

XU

Changheng,

LIN

Yuyu,

PAN

Hui,

CHEN

Hao,

HE

Mingtao,

WANG

Xinxin,

FU

Xuefeng

(ChinaNuclearPowerTechnologyResearchInstituteCo.,Ltd.,Shenzhen518000,China)

Abstract:The

radial

migration

of

plutonium

is

one

of

the

important

performance

characteristics

of

oxide

fuels

in

liquid

metal

reactors.

During

the

reactor

irradiation,

under

the

effect

of

the

radial

temperature

gradient,

plutonium

in

the

fuel

pellet

migrates

to

the

high-temperature

region

along

the

temper