铅铋冷却氮化物燃料小型模块化快中子反应堆堆芯物理特性分析

国际原子能机构(International Atomic Energy Agency,IAEA)认为小型模块化反应堆具有很好提高核能安全性、经济性和防止核扩散的能力,是未来核能最具发展前景的堆型之一。为适应未来核能发展的需求,提出了一种铅铋冷却氮化物燃料小型模块化反应堆(Small Modular Pb-Bi Cooled Reactor with Nitride Nuclear Fuel,SMPBN)设计方案,并利用PIJ组件计算程序和CITATION堆芯计算程序对SMPBN的物理特性和安全特性,包括反应性系数及其随燃耗变化、卸料燃耗、功率峰因子、燃料转换比和停堆余量等进行了深入分析。通过分析,认为SMPBN在20年寿期内,具有很好的燃料转换能力,不需要换料,反应性波动很小,反应性系数均为负值,具有固有安全性,符合国际上第四代反应堆的要求。

铅铋冷却氮化物燃料小型模块化反应堆堆芯中子学特性分析

在充分分析国际上各种小型模块化反应堆优缺点基础上,设计出铅铋冷却氮化物燃料小型模块化反应堆(SMPBN),并对该堆型的中子学特性进行了详细分析。通过分析认为SMPBN具有以下突出优势:以乏燃料钚作为反应堆的驱动燃料,钍作为增殖燃料,可以解决由于铀资源缺乏对核电发展的制约;氮化钚和氮化钍作燃料,可以提高反应堆的安全性和燃料的转换比;液态铅铋作冷却剂和反射层,不仅提高反应堆完全自然循环的能力,而且可以提高中子的经济性;整个寿期内反应性的波动很小并且几个重要反应性系数都为负值,从而保证反应堆具有固有安全性。