低慢化压水堆堆芯物理特性研究.doc

低慢化压水堆堆芯物理特性研究低慢化压水堆基于当前成熟的压水堆技术，同时又具有高转换比和使用轻水堆的乏燃料等优点，由此低慢化压水堆可以作为快堆和热堆一个过渡方案，对于核电的发展，具有重要意义。但由于低慢化压水堆堆芯设计与当前压水堆堆芯设计会有不同，这样就造成一些有关安全的堆芯物理特性参数的改变，同时堆芯对应的热工安全参数也会随之变化。需要对这些参数进行研究。本文使用HELIOS程序对设计的低慢化压水堆进行计算分析。首先通过改变组件栅格结构和燃料富集度，定性分析其各自对转换比和燃耗的影响，同时分析利用HELIOS建模计算时，系统区域划分、能群选取以及边界角度离散化对最终结果的影响，确定最终HELIOS堆芯建模方案。之后基于单区组件和分区组件，以及分别采用MOX燃料和钚钍燃料，最终提出四种低慢化压水堆设计方案，并从燃耗、转换比、燃料温度系数、慢化剂温度系数、空泡系数、停堆深度等六个方面，将这四种方案进行对比。最后使用Relap5程序，从堆芯出口含气率、燃料包壳表面温度，燃料中心最高温度、MDNBR等四个方面出发，对本文所设计的低慢化压水堆进行初步的热工安全分析。最终研究结果表明：减小水铀体积比是提高压水堆转换比的有效方式。而提高燃料富集度，会减小反应堆中可转换材料所占比重，不利于反应堆转换比的提高；在利用HELIOS对堆芯进行建模计算时，与系统区域划分以及能群选取相比，角度离散化对最终结果影响最大；四种低慢化压水堆设计方案都进行了相应的堆芯物理特性计算，所得结果均能满足安全要求，尤其是采用钚钍燃料，相对较低的空泡系数使其在堆芯物理安全特性上具有较为明显的优势，但低慢化压水堆在经济性上，未体现出明显优势；最终从低慢化压水堆初步热工安全分析结果来看，能够满足当前压水堆热工安全要求。