熔盐冷却空间堆的初步中子学设计

作者：李婷; 庄坤^*; 尚文; 汤晓斌

来源：核技术, 2020, 43(08): 38-46.

• 空间核反应堆电源
• 熔盐冷却
• 中子学
• 反应性系数

空间核反应堆(Space Nuclear Reactor,SNR)电源在深空探索中具有重要优势而受到国内外的广泛关注。与传统液态金属、气体和热管冷却方式不同,熔盐冷却剂可溶解裂变材料并具有良好的传热性质,因此可作为SNR方案中的冷却剂。基于国内外SNR设计方案,利用SERPENT蒙特卡罗程序和ENDF/B-Ⅶ.1数据库进行了基于熔盐冷却的空间堆方案的初步中子学设计,研究了不同燃料、包壳材料以及棒间距对燃料棒kinf的影响,以及不同熔盐冷却剂组成、反射层材料对SNR堆芯keff的影响,最终给出一种基于氟化盐7LiF-BeF2-UF4(66.4-32.7-0.9 mol%)冷却UC燃料(质量分数为80%的235U)的SNR初步堆芯方案。结果表明:燃料棒kinf与燃料棒材料密切相关,且随燃料中235U富集度的增大、棒间距的减小而增大,不同的熔盐冷却剂、反射层材料对堆芯keff有较大影响,但冷却剂中UF4的235U富集度对堆芯keff不敏感。

• 单位
  南京航空航天大学