第58卷第1期2024年1月原子能科学技术AtomicEnergyScienceandTechnologyVol.58,No.1Jan.2024螺旋金属燃料多物理耦合分析方法与概念设计研究顾汉洋*，肖瑶，丛腾龙，郭辉，傅俊森，蔡孟珂，宋去非（上海交通大学核科学与工程学院，上海200240）摘要：螺旋金属燃料具有导热系数高、导热路径短、强制旋流交混的特点，可实现更高的堆芯功率密度，进而减小堆芯体积，提高反应堆的安全性和经济性。本文介绍了上海交通大学反应堆热工水力实验室建立的螺旋金属燃料热工水力、中子物理、力学特性分析方法及多物理耦合分析框架。在热工水力方面，基于自研仪器实现了交混及沸腾临界行为精细化测量，建立了三维及精细化子通道分析方法；在中子物理方面，建立了适用于特殊能谱、复杂几何的截面及稳瞬态中子物理特性的分析方法；在力学方面，基于分子动力学方法建立了U-Zr合金燃料基础热物性模型，并开展了辐照条件下螺旋棒宏观力学特性研究。基于热工-物理-力学多物理分析和优化，提出了螺旋金属燃料组件及堆芯设计，具有无硼化、堆芯功率密度高、体积小、换料周期长的特点。关键词：螺旋金属燃料；热质传输行为；瞬态安全分析；燃料服役性能；多物理耦合中图分类号：TL32;0242doi:10.7538/yzk.2023.youxian.0839Multi-physicsAnalysisMethodandConceptualDesign文献标志码：AofHelicallyMetallicFuel文章编号：1000-6931(2024)01-0001-13GUHanyang*,XIAOYao,CONGTenglong,GUOHui,FUJunsen,CAIMengke,SONGQufei(SchoolofNuclearScienceandEngineering,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240,China)Abstract:Thehelicallymetallicfuelispromisingtoimprovethepowerdensityandsafetymarginofreactorscorebyitsadvantagesofhighthermalconductivity,largeheattransferarea-to-volumeratioandcontinualinter-channelmixing.However,helicalgeometryandmetallicU-Zrfuelwillintroducechallengesintheanalysisofneutronphysics,thermohydraulicsandmechanicsperformance.Thus,inthecurrentwork,theanalysismethodsweredevelopedforthecharacteristicsofhelicallymetallicfuelinneu-tronphysics,thermohydraulics,mechanicsandmulti-physicscoupling.Forneutronphysics,a3Dcontinuous-energyMonteCarlomethodwasemployedtoaddressthecom-plexgeometriesandthecomplexintermediateneutronenergyspectrumandgenerate收稿日期：2023-11-10；修回日期：2023-12-25基金项...
