超高温高功率密度的小型气冷堆堆芯方案研究

高温气冷堆作为小型反应堆的技术路线之一,具有模块化设计、固有安全性、热转换效率高等优势,但其功率密度较小、堆芯尺寸较大,不利于系统部署。为此,本文基于改进包覆燃料颗粒的棱柱式弥散燃料元件,并采用控制鼓作为反应性控制方式,提出了一种超高温、高功率密度的小型气冷堆堆芯方案。该堆芯方案体积小于0.8 m 3、体积功率密度可达39 MW/m 3,出口温度高于1200 K。通过RMC程序、Fluent软件分别进行中子学分析和热工分析,数值结果表明该方案合理可行,且具有固有安全性、具备正常停运的功能,同时拥有在15 MW热功率基础上进一步提高运行功率的能力。