意外事故下控制鼓和安全鼓对空间核反应堆反应性影响研究

空间核反应堆电源是未来太空探索能源的必然选择,近几年逐渐成为全球研究的热点。意外事故工况下的临界状况对空间核反应堆的性能和安全至关重要。本文针对TOPAZ-II热离子反应堆,对意外事故工况下反应堆反应性无法满足安全要求的问题,提出了优化方法。研究结果表明:在反射层脱落的事故下,只旋转控制鼓可以使TOPAZ-II处于临界安全状态;在水和湿沙浸入的事故下,keff增长非常快,旋转控制鼓和安全鼓都无法有效降低反应性,反应堆无法达到临界安全状态。针对该问题对控制鼓和安全鼓进行优化。优化的内容为同时改变鼓内含硼组件的厚度和10B的富集度,计算每次改变下keff的值,得到keff与含硼组件厚度和10B富集度之间的关系拟合曲线。根据得到的拟合曲线,建立一套满足安全需求的优化方法。该优化方法可为未来空间反应堆设计提供参考价值。

启明星1#实验装置ks、keff和φ^＊的模拟计算

用MCNP程序对启明星1#实验装置(Venus 1#)的ks、keff和φ*进行模拟计算。在装置的源区、快区、反射层、屏蔽层已定条件下,逐层增加热区燃料元件,每增加1层,对ks、keff和φ*进行1次计算,共增加了13层,最终得到keff为0.962 46,满足了Venus 1#的设计要求。元件层数增加,φ*先增后降,当增至12层时,φ*又明显增大。外源位置和能量对φ*有影响,外源在轴向离中心越近、能量越高,φ*越大。