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摘要
由于二氧化碳本身的慢化能力较弱，因此超临界二氧化碳冷却反应堆通常具有较硬的能谱，在冷却剂丧失事故发生时容易出现由正反应性反馈引入的安全问题。本文针对超临界二氧化碳反应堆的能谱特点，提出了描述其中子循环过程的三因子公式，并将冷却剂丧失对反应性的影响拆分为能谱项和泄漏项，作为进一步研究的理论依据。基于蒙特卡罗模拟方法，对美国麻省理工大学提出的超临界二氧化碳冷却反应堆堆设计方案进行了建模计算和验证，分析了径向反射层、添加慢化材料的影响。研究结果表明：超临界二氧化碳反应堆的设计需要注重能谱的软化与合理的堆芯几何设计，通过分区设置慢化材料的方案可以展平通量、软化能谱，同时降低冷却剂丧失事故引入的反应性；以超临界二氧化碳作为反射层材料，可以通过增大冷却剂丧失事故时的泄漏率在保证中子经济性的同时实现较低的空泡反应性；在进行超临界二氧化碳反应堆设计时，需综合考虑空泡反应性随燃耗的变化，并可以通过优化燃料核素组成来降低空泡反应性。
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单位中国核动力研究设计院; 清华大学
