刘紫静，赵鹏程,2,*，张 斌，于 涛，谢金森，陈珍平，孙宇蒙

(1.南华大学 核科学技术学院，湖南 衡阳 421001；2.核燃料循环技术与装备湖南省协同创新中心，湖南 衡阳 421001；3.中国核动力研究设计院 核反应堆系统设计技术重点实验室，四川 成都 610213)

长寿命小型自然循环铅铋快堆在海洋核动力、可移动电源、边远区域热电联供、海水淡化等领域具有广阔的发展前景，是铅铋快堆重要发展方向之一。目前，国际上提出了多种长寿命小型自然循环铅铋快堆设计方案，如欧盟的ELECTRA[1]，美国的ENHS[2]、SSTAR[3]，韩国的PASCAR[4]、URANUS[5]；国内清华大学的长寿命铅铋快堆[6]、西安交通大学的SPMBN[7]、中国科学技术大学的SNCLFR-100[8]、中国科学院[9]也开展了相关概念设计。

国内外大部分长寿命小型铅铋快堆设计方案的长寿命是基于较大燃料装载量实现的，存在堆芯功率密度较小、平均卸料燃耗较低、正冷却剂温度系数或空泡系数等问题，长寿命小型自然循环铅铋快堆的经济性和固有安全性具备较大优化空间。

本文以提高堆芯的经济性与固有安全性为目标，开展超长寿命小型自然循环铅铋快堆堆芯概念设计，研究能大幅提升堆芯增殖性能的燃料组件设计方案，提出一种高卸料燃耗、小堆芯体积、反应性系数均为负值的100 MWt铅铋快堆堆芯设计方案，开展控制棒系统设计与价值估算，并分析堆芯的物理特性与稳态热工特性，初步评估堆芯的自然循环特性。

1 超长寿命铅铋快堆堆芯设计方案

表1列出了国内外具有代表性的长寿命小型铅铋快堆堆芯方案的设计参数，在现有堆芯设计方案的基础上提出超长寿命小型自然循环铅铋快堆SPALLER-100堆芯的设计目标：1) 功率为100 MWt；……