谱移吸收材料在特殊临界安全中的应用研究

特殊临界安全是空间反应堆(尤其是快中子堆)设计中需要重点考虑的问题,快中子空间反应堆一旦发生发射掉落事故掉入水、干沙或湿沙中,中子慢化能力增强,反应性上升,可能会导致反应堆发生临界安全事故,设计时需确保反应堆在各类掉落事故工况下始终保持次临界。谱移吸收材料(SSA)是一种共振能区中子比快中子能区中子吸收截面大得多的材料,将其应用于快中子空间反应堆中可以显著提升反应堆的临界安全性。以液态金属回路冷却快中子空间反应堆为研究对象,采用蒙特卡罗方法的MCNP程序建模计算,对梳理出来的5种SSA材料性能及湿沙含水量对于事故反应性的影响进行分类量化研究,以指导反应堆的特殊临界安全设计。研究结果表明,SSA材料的堆内使用及合理布置解决了反应堆的特殊临界安全问题。本研究成果可为后续相关堆型的临界安全设计提供有益参考。