伍建辉 余呈刚 邹春燕 马玉雯 贾国斌 蔡翔舟,3 陈金根,3

1（中国科学院上海应用物理研究所 上海201800）

2（中国科学院先进核能创新研究院 上海201800）

3（中国科学院大学 北京100049）

熔盐堆采用液态形式燃料，可进行在线加料及燃料后处理等操作，实现裂变产物在线去除、所增殖的易裂变核素在线提取以及锕系核素的及时分离与回堆焚烧［1-2］，进而达到核燃料的有效利用与增殖以及锕系核素的有效嬗变。截止目前，熔盐堆经历约70年的发展，涌现了一系列堆芯设计［3-9］。这些设计都采用石墨作为慢化剂，其高熔点可确保堆芯高温稳定运行。但2005年Nuttin对大型增殖堆MSBR（Molten Salt Breeding Reactor）进行重新评估后发现，当堆芯内石墨慢化剂温度升高后，由于其中子能谱向233U裂变有利的一方移动，导致大型增殖熔盐堆温度反应性系数可能为正［10］。此外，由于堆芯石墨经受高中子通量辐照，会造成石墨结构损伤，需要对其进行定期更换［10］。

直接去除堆芯石墨是解决上述问题的有效途径之一，这也是欧盟提出熔盐快堆（Molten Salt Fast Reactor，MSFR）的主要原因［11-12］。由于无石墨慢化，熔盐快堆可实现深的负温度反馈。但同时也造成堆芯中子能谱硬化，致使初始易裂变核素装载量显著增加。对于缺乏天然易裂变核素233U的熔盐堆钍铀循环而言，将严重影响其早期部署。因此，采用其他慢化剂替换石墨成为解决堆芯石墨问题的另一种潜在方案。重水的中子慢化-吸收截面比高达2 100，远高于其他慢化剂，是石墨的12倍，可充分慢化堆芯中子能谱，获得高中子经济性［13-14］。……