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摘要
新一代快堆对其控制棒的安全性、使用寿命和经济性提出了更高的要求。传统快堆控制棒以碳化硼(B4C)为吸收剂，但B4C的气体释放、吸收力损失、高温包壳碳化失效及辐照膨胀限制了其安全使用寿命。本文利用能有效处理控制棒空间自屏蔽现象的确定论计算方法，设计并分析了基于替代吸收剂与局部慢化剂的快堆新型控制棒。本文从中子吸收能力、安全特性及废物处理等方面考察了硼化物、氢化物、稀土金属氧化物及金属四大类多种吸收剂。结果表明在不同吸收力区间，都有相应新型吸收剂可替代传统B4C。大型快堆控制棒所需吸收力较低，可利用稀土金属氧化物作为长寿期吸收材料；中型快堆可考虑使用导热性优异的TiB2或中子特性良好的HfH1.62；小型模块化快堆可考虑使用HfB2作为超长寿期吸收剂。本文还介绍了吸收剂与慢化剂相结合的新型控制棒，结果表明局部慢化剂可加强控制棒吸收能力或节约吸收剂使用。本文结果将为快堆新型控制棒的研发提供重要参考。
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