小型移动式铅铋堆整堆运输临界安全问题研究 .pdfVIP

2022NO.12科技创新导报

科学研究创新ScienceandTechnologyInnovationHerald

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2202-5640-4684

小型移动式铅铋堆整堆运输临界安全问题研究

郭佳欣陈晓亮*

（中国原子能科学研究院北京102413）

摘要：作为近年来核能领域研究热点方向之一的小型移动式铅铋堆，为便于应用在偏远地区或海岛等条件

恶劣的场景，可运输性成为其设计目标之一。由于使用将全部核燃料放置在堆本体内的整堆运输方式，因

此，有必要进行整堆运输过程的临界安全问题研究，分别研究小型移动式铅铋堆运输过程中不同工况下的堆

芯临界安全问题，并分析水密度变化和湿沙含水量变化的影响。经过计算得到最恶劣事故工况下的堆芯有

效增殖因数大于次临界限值的结果，不满足临界安全要求，并且分析采用其他运输方式的可能性。

关键词：临界安全反应堆运输小型移动式铅铋堆MCNP程序

中图分类号：F416.23;E11文献标识码：A文章编号：1674-098X(2022)04(c)-0005-06

随着近些年来核电事业的发展，尤其福岛事故后，铅铋技术发展最成熟，日本、韩国等还处于概念设计阶

［2］

随着对核电安全要求的提高，小型反应堆因为安全设段，国内也处于概念设计阶段，目前正在进行可运输

计理念良好、结构简单的特点，能满足中小型电网的供铅铋堆的相关初步研究设计工作。

电、制氢、城市供热、工业工艺供热、混合清洁能源和海具有可运输性的小型堆因其应用需求，不从厂址

水淡化等特殊应用要求的优势，近些年来引起了国际直接建设，而是从工厂安装完成后，再运输到目的地进

上广泛的研发热潮［1］。由于小型反应堆具有模块化建行并网发电。其中，运输过程中堆本体存在核燃料，关

造、建造周期短、厂址条件要求简化、选址灵活等优点，系到运输临界安全，如果运输过程出现事故，如掉落水

使得小型堆在复杂恶劣条件下有较好的应用前景，如中堆芯破损进水，则会出现严重临界事故，有必要分析

海上浮动式核电站、孤岛电源、舰船用动力堆以及空间其相关运输问题。本文从临界安全方面对设计的小型

堆等方面［2-3］。目前，美国、俄罗斯、法国、日本和中国移动式铅铋堆的整堆运输临界安全性进行研究，探究

等都在积极地开展这方面的设计研究工作。其中，装整堆运输此种运输方式的可行性。

机容量低于10MW的小型反应堆通常能够采用半自动1小型移动式铅铋堆运输问题

［4］

方式运行，具有较强的移动性，其最大的优势在于可国内正在设计的小型移动式铅铋堆（见图1），采

以安装出厂后直接运输到目标厂址，作为移动核电源用富集度为64%的二氧化铀核燃料和铅铋合金冷却

进行后续并网发电。剂，其热功率为6MWt，设计寿命为3000EFPDs。堆芯

另外，以铅铋合金为冷却剂的小型堆具有高负荷一共存在12盒二氧化铀燃料组件，由控制棒进行相应

跟踪、高固有安全性、高功率密度、长换料周期等突出反应性控制，控制棒按功能分为安全棒、补偿棒、调节

优点，在军事领域具有巨大的应用潜力，能够全面满足棒这3种，共有4盒补偿棒组件、2盒安全棒组件、1盒

军民融合发展需求。俄罗斯、美国、日本、韩国、瑞典等调节棒组件，堆芯的外围为钢屏蔽结构，堆芯结构如图

国在铅铋堆的研究设计方面发展较早，其中，俄罗斯的