陈伟
工作单位：核动力院设计所六室
毕业时间：2009年
毕业论文题目：CANDU超临界水堆燃料组件的物理热工耦合分析
摘要：
超临界水堆（SCWR）是以超临界水为冷却剂，稳态运行在水的临界点（Tc=647.096K, Pc=22.064 MPa）之上的第四代核反应堆之一。CANDU超临界水堆（CANDU-SCWR）是由加拿大原子能公司（AECL）在CANDU堆型基础上提出的一种压力管式的超临界水堆。
在超临界压力条件下，水的热物性在拟临界温度附近有非常强烈的变化，从而使得其热工水力特性与亚临界条件下相比有很大的差别。考虑到水密度的急剧变化会强烈影响堆内中子的慢化，继而会影响堆内的功率分布，因此对超临界水堆进行物理热工耦合分析变得非常重要。本文利用蒙特卡洛程序（MCNP）和子通道程序（ATHAS）对CANDU-SCWR燃料组件进行分析。MCNP程序用来进行物理计算得到棒束的功率分布；ATHAS用来计算超临界条件下的冷却剂和燃料的温度、密度等参数。二者通过交换计算参数，来实现耦合的自动计算。
本文编写了耦合程序，首先对欧洲高性能轻水堆（HPLWR）进行了计算并做了验证比较。然后对CANDU-SCWR进行耦合计算，通过调整燃料富集度、燃料组件栅距以及棒束几何结构等参数，详细分析了该燃料组件的特性，结果表明：
1）本文提出的耦合方法能够用来对超临界水堆的燃料组件进行物理热工耦合分析；
2）燃料富集度的分布，对燃料组件的径向功率分布有很大的影响，通过调节内外圈棒束的燃料富集度，可以有效地改善径向功率分布；
3）慢化剂厚度对棒束轴向功率分布有明显影响。随慢化剂减少，轴向功率的峰值会减小，并向通道进口方向有所偏移；
4）对燃料组件进行几何的优化，可以降低燃料包壳最高温度。
关 键 词：CANDU超临界水堆；耦合分析；MCNP
论文类型：应用研究