1、动力学模型
建立三维中子动力学模型，包括三维中子扩散模型和考虑轴向流动的DNP平衡方程。由于DNP随燃料沿轴向流动，部分先驱核流出堆外并发生衰变，未衰变的将再次进入堆芯，因此DNP方程需在整个主回路中进行求解。时空中子动力学方程组包括G个中子扩散方程和I个DNP方程。根据之前的相关研究[3]可知，燃料盐的流动对堆芯中子注量率几乎没有影响，因此熔盐堆动力学方程组中的注量率方程与传统固体堆动力学注量率方程没有区别，只是在先驱核方程中增加了流动项。
2、程序验证
本文利用MSRE的实验数据对程序进行验证，MSRE功率为8MW，慢化剂为石墨，氟化盐以648.9℃的温度流经由石墨栅阵构成的矩形管道。根据橡树岭国家实验室（ORNL）熔盐堆运行报告[5]建立MSRE的简化模型（图1）。近似的MSRE几何模型为圆柱体，半径为71.2cm，高度为200.7cm，堆芯填充石墨栅阵，高度为17.15cm的上下腔室分别在石墨栅阵顶部和底部。石墨管道中燃料流速与上下腔室中的流速不同。计算中使用的热工水力参数取自文献[6]。燃料组成部分取自MSRE运行报告，为减少实验结果与计算结果的偏差，模拟过程选取了2套不同的DNP数据：①基于ENDF/B-VI库由HELIOS组件计算产生；②由ORNL提供的缓发中子数据。堆芯内有效DNP份额的计算方法取自文献[7]。
2.1MSRE稳态运行下DNP损失
第1个基准题计算MSRE稳态运行下的DNP损失。MSRE实验结果与文献[8]的计算结果作为参考解。本文计算了MSRE在采用235U燃料和233U燃料的2种情况下的缓发中子份额损失。表1、表2列出了2种燃料类型下本文计算的六组缓发中子份额损失与参考值的比较。从表中可以看出，本文的计算结果与试验值吻合较好，与其他单位的计算值差别不大。偏差的原因主要来自：①进行MSRE模拟时采用的简化几何模型不同；②评价缓发中子份额损失的模型不同。
2.2MSRE起泵和停泵瞬态
第2个基准题模拟MSRE在无保护状态下的燃料起泵和停泵瞬态过程。在这2个瞬态过程中，堆芯通过调节控制棒的位置使功率保持不变，反应性的损失可通过控制棒的位置进行计算。与上一基准题类似，模拟过程中使用了2组缓发中子数据。起泵过程中，燃料流量在10s内从0升高到正常值，停泵过程中，燃料流量在22s内从正常值降低为0。燃料流量的变化数据取自文献[9]。由图2可知，MOREL能很好地模拟MSRE在起泵和停泵过程中缓发中子份额的变化。MSRE在实验过程中对控制棒的提棒速度有一定限制，本文模拟过程中没有考虑到这个因素，这可能是高估反应性损失的一个原因。从图2可知，在约13s时，反应性损失曲线有一个波动，这是由于堆芯外未衰变的先驱核重新进入堆芯。
3、结论
本文考虑到DNP的轴向流动，建立了合适的熔盐堆动力学模型，并开发了程序MOREL，利用MSRE实验数据对建立的模型进行了验证，结果表明，建立的模型是正确的，MOREL程序可农村农业论文以用于熔盐堆的动力学分析。
作者：庄坤 曹良志 郑友琦 吴宏春 单位：西安交通大学核科学与技术学院
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