陈立新，江新标，赵柱民，朱 磊，周永茂

(1.西北核技术研究所，西安 710024;2.中国核工业集团中原对外工程公司，北京 100191)

1 前言

医院中子照射器I型堆(IHNI－1)是一座低温、低压、依靠自然循环冷却的罐—池式反应堆。由于该反应堆功率低、固有安全性高，因此可建在医院、科研院所等单位，可为硼中子治癌(BNCT)提供中子束流。该反应堆燃料元件为细棒状，堆芯燃料采用同心圆环的布置方式[1]。堆芯中央位置被中心控制棒与控制棒导向管占据。围绕控制棒导向管由内往外排布了10圈燃料栅元，各燃料圈采用非等直径排布，每圈栅格孔在该圈内均匀排布。燃料元件、控制棒由上下栅板定位，上下栅板与连接上下栅板的锆连接杆构成堆芯鸟笼架。在堆芯鸟笼架侧面布置有侧铍反射层，堆芯下方布置有底铍反射层，上方布置有上铍反射层托盘，在堆芯寿期末，可通过加装上铍反射层维持堆芯临界。图1给出了IHNI－1反应堆堆芯结构。

2 计算模型

鉴于子通道模型的优点，采用子通道程序PRTHA[2]对IHNI－1反应堆进行堆芯热工水力分析。由于该程序针对脉冲堆堆型开发，因此笔者结合IHNI－1反应堆的堆芯结构与传热特性对程序中的相关模型进行了修改，使其适用于IHNI－1反应堆的热工水力分析。

图1 IHNI－1反应堆堆芯结构Fig.1 Chart of IHNI-1 reactor core

2.1 燃料元件导热模型

IHNI－1堆采用细棒燃料元件，燃料元件由锆包壳管、燃料芯体、锆上下端塞组装焊接而成，其中上端塞与燃料芯体之间留有氦气隙。燃料元件的结构图如图2所示。

忽略燃料元件轴向上的导热，其导热可看作一维圆柱体导热问题。……