高温气冷堆临界的蒙特卡洛模拟及影响因素分析
摘要
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高温气冷堆作为新型核反应堆的一种与传统水冷反应堆不同的是，他的冷却剂材料采用的是氦气，而慢化剂材料选用的是石墨，而他的燃料采用的形式是在表面涂敷颗粒燃料。其堆芯出口最高温度可达1000℃以上，远超压水堆出口温度。高温气冷堆使用的核燃料的富集度一般选取3%到20%，但是也有的反应堆设计时选取了90%富集度的燃料的情况。我们根据于堆芯形状的不同，可以把其分为两种类型，分别是球床式高温气冷堆与棱柱式高温气冷堆。
安全、高效、经济、用途广和燃料适应性强是高温气冷堆的主要特点。
我国早于20世纪70年代后期便开始了对于高温气冷堆技术的研究与讨论，并于2000年完成中国第一座10兆瓦高温气冷实验堆的建设工作，随后8年又完成了20万千瓦核电站示范项目(HTR—PM)。
正因高温气冷堆拥有如此多的特点优势，本课题中将运用蒙特卡罗MCNP程序对HTR—PM进行调研和原始数据采集，通过MCNP5程序进行堆芯国堆芯某一栅元进行建模编程，分析反应堆临界过程中有哪些影响因素。最终得到以下结论：
核反应堆内UO2富集度越来越大，栅元的反应性就会越来越大，或者说，有效增殖因数越来越大，这与现实情况吻合较好。
当堆芯温度升高后，不论在堆芯中填充哪种冷却剂，其有效增殖因数都有下降的趋势，但氮气填充物在这期间的有限增殖因数变化量明显小于饱和湿空气以及真空状态。
毒物控制棒的插入可以使堆芯反应性下降，并且毒物控制棒的数量越多，反应性减小的越多；另外，毒物控制棒分散布置带来的反应性降低梯度小于毒物棒集中布置带来的反应性降低梯度。
关键词：高温气冷堆；特点；临界；影响因素；MCNP
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Title MonteCarlosimulationofcriticaltemperatureofhightemperaturegas-cooledreactorandanalysisofinfluencingfactors
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Asanewtypeofnuclearreactor,thehigh-temperaturegas-cooledreactordiffersfromthetraditionalwater-cooledreactorinthatitscoolantmaterialishelium,andthemoderatormaterialisgraphite,andhisfuelisappliedonthesurface.Applyparticulatefuel.Themaximumtemperatureofthecoreoutletcanreachabove1000℃,farexceedingtheoutlettemperatureofthepressurizedwaterreactor.Theenrichmentdegreeofnuclearfuelusedinhigh-temperaturegas-cooledreactorsisgenerallyselectedfrom3%to20%,butsomereactorsaredesignedwith90%enrichmentfuel.Dependingontheshapeofthecore,wecandivideitintotwotypes,namelythehightemperaturegas-cooledreactoroftheballbedtypeandthehigh-temperaturegas-cooledreactoroftheprismatictype.
Safety,highefficiency,economy,wideapplicationandstrongfueladaptabilityarethemaincharacteristicsofhigh-temperaturegas-cooledreactors.
Chinabeganresearchanddiscussionofhigh-temperaturegas-cooledreactortechnologyasearlyasthelate1970s,and