王 婷 赵鹏程 刘紫静 朱恩平 于 涛

（南华大学核科学技术学院 衡阳 421001）

铅铋反应堆具有固有安全性好、能量密度高、运行寿期长等优势，是第4代核能系统6种优选堆型之一［1］。环形燃料作为一种新型燃料结构，与传统棒状燃料相比，能实现燃料芯块内外双面冷却，从而提高燃料元件的传热效率，降低燃料芯块最高温度。因此，可利用环形燃料结构提高铅铋反应堆的热工水力性能，实现铅铋堆小型化长寿命运行。但在另外一方面，相比于棒束型燃料，环形燃料由于其特殊的几何特征，使得其数学建模与计算分析的挑战性大大增加。这其中不仅涉及燃料热量分配计算，同样也涉及内外冷却通道流量分配计算，二者相互耦合使得环形燃料计算难度大幅度增加。因此，为实现环形燃料在铅铋反应堆上的运用，提高反应堆的安全性和经济性，有必要开展环形燃料的理论研究及数值分析计算。

鉴于环形燃料元件对提升反应堆的安全性和经济性的重要意义，国内外诸多学者对此开展研究。Feng等［2］对压水堆环形燃料的热工水力设计进行了研究，通过设计全堆芯VIPRE-01模型确定环形燃料棒的最佳尺寸和组件阵列方式；Marcin 等［3］针对铅铋反应堆开发了环形燃料程序，通过设计不同几何尺寸和排列方式的环形燃料元件，获得最优的环形燃料几何设计；马辉强等［4］建立了环形燃料芯块一维稳态温度场计算模型，开发了环形燃料芯块温度场计算程序PTFA（Program of Temperature Field of Annular Fuel Pellets）；邓阳斌等［5］开发了双面冷却燃料元件热工水力计算程序，制定性能评价指标对环形燃料元件进行了几何尺寸优化。……