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

摘要

小型模块化反应堆因具有安全性能好、建造成本低、选址灵活和多用途等优点,被国际上广泛认为是未来核能最具发展前景的堆型之一.本文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),并在此基础上研究了该堆型的物理学特性.通过分析认为铅铋冷却氮化物燃料小型模块化反应堆具有以下突出优势:(1)以乏燃料钚作为反应堆的驱动燃料,不仅能够变废为宝提高燃料的利用率,并且能够降低燃料再处理的成本;(2)利用钍资源作为增值燃料,可以解决铀资源缺乏对核电发展的制约并拓宽燃料利用空间.(3)利用乏燃料钚氮化物和氮化钍作燃料,可以提高反应堆的安全性和燃料的转换比;(4)利用液态铅-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;(5)整个寿期内反应性的波动很小几乎为零,并且该堆型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;通过对反应堆的中子学特性分析认为SMPBN是符合国际小型反应堆发展趋势和第四代先进反应堆设计目标的堆型,将为未来小型模块化反应堆的发展方向提供重要参考.