燃料空间分离效应对锂冷快堆产氦行为影响研究
来源：核动力工程杂志2025年第5期北京时间：
作者：王悦, 魏滨, 王金成, 张文超, 孙建闯, 蔡伟华
单位：东北电力大学能源与动力工程学院热流体科学与核工程实验室，吉林吉林，132012；
摘要：液态锂被广泛应用于空间快堆的金属冷却剂，其具有较小的中子吸收截面、较低的密度和更好的热物理性能，可减小堆芯质量并提高传热效率。然而，在中子辐照条件下，锂与中子反应会产生氦气，氦气的聚集会增加相应区域的热阻，降低系统设备的传热效率。文中利用蒙特卡罗程序OpenMC对3种不同燃料空间分离度的锂冷快堆设计模型展开产氦计算，分析燃料空间分离度对堆芯产氦行为的影响。计算堆芯氦气总产量、液态锂与中子发生的不同核反应的产氦能力和不同<sup>7</sup>Li富集度下的产氦量，并实现堆芯内产氦量的精确计算。关注产氦量随堆芯燃耗的变化，结果表明，燃料空间分离度越大，堆芯内的产氦量越大；提高<sup>7</sup>Li富集度可显著降低产氦量，富集度从95%增加到99%时，产氦量最大可降低68.76%；冷却剂通道内各子区域内的产氦量几乎相同。本研究有助于锂冷快堆的发展和应用。
关键词：锂冷快堆, 辐照产氦, 空间分离效应, OpenMC
基金资助：国家自然科学基金资助项目（52306227）；东北电力大学博士启动金（BSJXM-2023206）
