[发明专利]一种外源驱动的正方形排列的径向功率展平堆芯

摘要

本发明提出一种外源驱动采用正方形栅格排列展平径向功率的堆芯，按径向从其中心向外依次为外中子源区、低浓度第一裂变燃料区、中浓度第二裂变燃料区、较高浓度第三裂变燃料区、高浓度第四裂变燃料区、反射区、屏蔽区，通过耦合反应堆物理和热工水力学原理对按正方形排列布置的堆芯布局采用数学方法进行了原理设计分析，针对各燃料分区按照浓度由低到高根据所设计原理由内至外进行独特的径向几何层数布置，可以展平燃料区的径向功率分布。该堆芯径向功率展平好，中子利用率高，结构布局简单，具备有效降低外中子源所引起的功率峰因子、高燃耗、高发电效率的功能。

主权项

一种外源驱动的正方形排列的径向功率展平堆芯，其特征在于：堆芯的反应堆为正方形栅格排列堆芯布局，按径向从其中心向外依次为外中子源区、低浓度第一裂变燃料区、中浓度第二裂变燃料区、较高浓度第三裂变燃料区、高浓度第四裂变燃料区、反射区、屏蔽区，外中子源区使用高能质子撞击液态重金属靶所产生的散裂中子作为外中子源；低浓度第一裂变燃料区、中浓度第二裂变燃料区、较高浓度第三裂变燃料区、高浓度第四裂变燃料区使用不同浓度的铀或钚或MA的金属燃料作为核燃料，由外中子源区提供的散裂中子在不同浓度裂变燃料区使燃料发生裂变反应并产生能量；反射区采用液态铅铋和不锈钢作为反射材料；屏蔽区使用碳化硼作为屏蔽材料。根据反应堆为提高卸料燃耗而使用的4批换料方案这一原则，裂变燃料区分4区布置，基于反应堆物理和热工水力学原理，引入数学方差方法分析得出方差最小的裂变燃料区分区模型，根据该模型设计低浓度第一裂变燃料区、中浓度第二裂变燃料区、较高浓度第三裂变燃料区、高浓度第四裂变燃料区的径向几何厚度，实现一个外源驱动堆芯高燃耗、高发电效率和展平裂变燃料区径向功率分布的目的。