赵 晶，李 富，刘志宏，石秀安

（1.清华大学 核能与新能源技术研究院，北京 100084；2.中科华核电技术研究院 反应堆工程中心，广东 深圳 518026）

在核反应堆的物理设计中，控制棒的特性是需要关注的重点之一，包括其价值和价值在反应堆寿期内的变化。在球床式高温气冷堆上，如中国设计的高温气冷堆核电站示范工程（HTR－PM），控制棒使用环状B4C吸收体，位于活性区外的侧反射层石墨孔道中，且在反应堆运行过程中有一部分控制棒吸收体始终插入堆芯位置。由于中子吸收体10B具有很强的热中子吸收截面，与堆芯燃料和石墨材料间的差别很大，因此，在环状B4C吸收体内外层间、正对活性区与背对活性区的部分之间会产生较大的中子注量率差别和较强的空间自屏效应，在分析控制棒的硼燃耗特性时必须考虑这些非均匀化效应。为此，本文以HTR－PM为例，采用MCNP程序耦合燃耗分析程序，分析高温气冷堆控制棒在不同区域的硼的燃耗规律。

1 高温气冷堆控制棒模型

球床式高温气冷堆横截面如图1所示。球床式高温气冷堆采用圆柱形的由球床堆积而成的活性区，之外为石墨侧反射层，在石墨反射层中布置有控制棒孔道和吸收球停堆系统孔道，在石墨侧反射层之外为含硼碳砖区。

图1 球床式高温气冷堆的横截面Fig.1 Cross－sectional view of pebble bed HTR

球床式高温气冷堆的控制棒组件为圆环状，中心吸收体材料为B4C，其中，硼的成分为天然硼。B4C吸收体周围有空隙及不锈钢包壳。其结构示意图如图2所示。

图……