2-14 CFBR Ⅱ堆提高脉冲产额实验

邱 东

　　通过实验研究并确定爆发脉冲程序和控制方法，把CFBR Ⅱ堆脉冲产额由1.4×1016裂变/脉冲提高到3.0´ 1016（±10％）裂变/脉冲。

　　采用理论计算和实验外推相结合的方法, 理论上，在保证临界质量不变、堆芯材料的壳层几何结构不变的前提下，采用6群S4方法计算了球对称模型下不同预加反应性时CFBR Ⅱ堆的脉冲特性参数脉冲产额、功率上升前沿周期、脉冲半宽度、温升以及应力等。

　　根据理论计算结果确定实验分两个阶段进行，第一阶段把脉冲产额提高到2.2´1016（±10％）裂变/脉冲，第二阶段把脉冲产额提高到3.0×1016（±10％）裂变/脉冲，实验采用小反应性增量逐步逼近的方式进行,每次脉冲之后比较理论计算结果和参数实测结果，校正理论计算输入参数，并据此计算下一发脉冲的特性参数值，仅当理论预估和实验外推的下一发脉冲特性参数值在安全限值以下且具有足够的安全裕度时才可进行爆发脉冲实验。

　　第一阶段实验共爆发脉冲15发，预加反应性r c从104.5￠到110.11￠（超瞬发反应性r 0从1.9￠到7.6￠），脉冲产额F∞达到2.08×1016裂变/脉冲，相应的前沿周期Te为25.4ms，脉冲半宽度Tw为84ms，最高峰功率Fmax为3200MW，测点切向应力s q 最大为82.65MPa，温升DT最高95.71℃。历次脉冲参数测量结果如表1所示。“※”数据未考虑动应力, F(¥ )为脉冲产额。

表1 CFBR-II堆提高脉冲产额实验第一阶段实验结果

脉冲序号

r c/￠

r 0 /￠

Te/m s

Tw/m s

Fmax/MW

F∞/×1016

D T/℃

s θ/MPa

1

104.15

1.912

100.5

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0.93

41.31

3.74※

2

104.89

2.183

88.0

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289.2

1.00

44.84

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3

105.65

3.312

58.0

222.0

602.6

1.18

54.10

5.77※

4

106.32

3.873

49.6

198.8

795.4

1.28

59.80

6.64※

5

107.24

4.618

41.6

210.2

1193.1

1.49

69.60

8.00※

6

107.60

5.263

36.5

139.5

1542.6

1.57

73.40

9.07※

7

107.90

5.568

34.5

128.0

1711.4

1.64

76.63

9.88※

8

108.12

5.585

34.4

124.0

1759.6

1.65

77.42

9.71※

9

108.47

6.382

30.1

110.4

2193.4

1.83

84.56

11.19※

10

108.73

6.447

29.8

113.0

2097.0

1.72

81.91

11.46※

11

108.79

6.659

28.9

110.4

2072.9

1.83

81.78

57.50

12

109.15

5.769

33.3

117.0

1687.3

1.72

78.71

44.29

13

109.20

6.585

29.2

100.8

2217.5

1.85

84.54

67.28

14

109.63

7.107

27.0

91.5

2868.3

1.92

90.72

74.60

15

110.11

7.572

25.4

84.0

3181.7

2.08

95.71

82.65

　　当预加反应性大于108.5￠时，堆芯球壳材料的水平方向出现动态振荡信号，由于球壳受边界条件约束，这些信号的振荡周期为120~150ms。分析认为, CFBR II堆脉冲特性可以用“点堆”模型理论近似描述，根据理论计算预估和实验外推，当脉冲产额从2.08×1016裂变/脉冲提高到3.0×1016（±10％）裂变/脉冲时，各安全控制参数仍在限值以下，测点最大切向应力为130～200MPa，测点最高温升约为130℃。

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