铅冷行波堆堆芯物理设计及中子学特性分析

行波堆是一种先进的核能系统,可以通过堆内易裂变核素和可转换核素的优化布置,在寿期内能够保持易裂变核素的总量恒定从而维持堆芯有效增殖因子稳定.铅基材料作为冷却剂不仅具有优良的热工性能和化学安全特性,而且具有更低的中子慢化能力和更小的俘获截面,尤其是208Pb,因此采用208Pb冷却的行波堆具有更优的物理性能.本文提出了一种208Pb冷却的行波堆堆芯初步设计方案,并使用SuperMC程序对方案进行计算和分析,其有效增殖因子(keff)在寿期内变化较小,稳态时为1.02左右,功率分布曲线随时间沿着轴向移动.其次,基于该堆芯设计方案,研究了不同点火区长度和富集度以及反射层材料对铅冷行波堆堆芯性能的影响.结果表明,点火区长度和富集度对铅冷行波堆稳态有效增殖因子无明显影响,但对功率分布影响较大;反射层材料对堆芯影响较大,208Pb作为反射层时,稳态时堆芯有效增殖因子最大,堆芯物理性能最佳.