基于精细燃耗链的球床高温气冷堆裂变产额不确定性分析

摘要: 球床高温气冷堆是不停堆换料堆芯，其燃料形状为球形。平衡态堆芯中，各燃料球需经历15次从堆芯上部投入堆芯，在重力作用下从底部卸出堆芯的过程，具有复杂的燃耗历史。球床高温气冷堆平衡态堆芯燃耗过程中，裂变产额及其不确定性主要影响着平衡态堆芯核素库成分组成、核素浓度大小和核素在堆芯不同位置的分布，在平衡态堆芯中这些与堆芯核素库相关的因素将不会发生变化。当反应堆停堆后，裂变产额不确定性将会通过核素浓度不确定性传递至衰变热不确定性。而球床高温气冷堆衰变热不确定性决定了事故工况下燃料球最高温度，关系着反应堆的固有安全性，因此需深入研究球床高温气冷堆裂变产额不确定性对平衡态堆芯燃耗过程中核素浓度不确定性的贡献。 [方法] 目前，球床高温气冷堆堆芯物理设计及不确定性分析程序VSOP-UAM虽然可量化裂变产额不确定性对平衡态堆芯keff及核素浓度不确定性的贡献，但VSOP-UAM简化了球床高温气冷堆的燃耗计算过程，省略了许多燃耗链，且仅能输出百余种核素信息，不能精细定量化分析裂变产额不确定性。因此需要开发基于精细燃耗链及全核素库的球床高温气冷堆精细燃耗不确定性分析功能。堆芯源项计算程序NUIT可开展球床高温气冷堆定功率燃耗计算及衰变热计算，且可提供完整的燃耗及核素库信息，并已具备235U的裂变产额不确定性分析程序NUIT-EMBAD。 [结果] 本文基于NUIT-EMBAD燃耗计算不确定性分析程序，开发了基于精细燃耗链的233U、239Pu和241Pu裂变产额不确定性分析功能，定量分析各裂变产额不确定性对燃耗计算不确定性的贡献。经对比发现，239Pu与235U的裂变产额不确定性对燃耗过程的贡献相当，NUIT-EMBAD对锕系核素的核素浓度不确定度贡献大多数小于VSOP-UAM。对裂变产物的核素浓度不确定性，两者结果差别不大。 [结论] 该结论证明了NUIT-EMBAD不确定性分析程序的准确性。且NUIT-EMBAD可输出完整的核素浓度不确定度信息，基于该结论可开展球床高温气冷堆精细衰变热不确定性研究。