肖英杰 彭梁兴 赵鹏程 李 琼 罗 湾 于 涛

1（南华大学 核科学技术学院 衡阳 421001）

2（南华大学 湖南省数字化反应堆工程技术研究中心 衡阳 421001）

在提高核能安全性、经济性和防止核扩散能力的方面，小型模块化反应堆具有良好的发展前景［1］；而自然循环铅基快堆具有固有安全性突出、工程可行性强等独特优势，能实现多种应用且可持续发展，是第四代核能系统的重要发展方向之一［2-3］。为适应未来核能的发展，小型长寿命自然循环铅铋反应堆作为一种安全、经济的核电新堆型，同时兼顾长寿命、小型化和自然循环等优点。

其中，长寿命技术要求堆芯寿期足够长，结构材料能要长时间耐受辐照，以降低换料和维护成本。小型化技术有利于反应堆灵活布置和输运，因此要求堆芯燃料装载量少，堆芯尺寸小，还要符合国家道路输运［4］等规定。自然循环技术能使堆芯温度分布趋向均匀，有效避免了燃料元件和堆芯结构发生过热甚至烧毁事故。而对铅铋反应堆而言，铅铋合金（Lead-Bismuth Eutectic，LEB）的化学性质稳定，热传导性能强，同时有利于自然循环。

为了实现以上目标，进一步提高反应堆的安全性和经济性，本研究以南华大学刘紫静等［5］设计的反应堆（Small PAssive Long-life LEB-cooled fast Reactor，SPALLER-100）为分析对象，探索自然循环铅铋反应堆可输出的最大功率。首先，本研究分析了自然循环下的铅铋反应堆的各种安全限制，包括稳态限制与事故限制；然后，以此搭建了中子学最大功率计算平台，并综合考虑反应堆中子学和热工性能得到最大功率设计方案；……