鈾氫鋯脈衝反應堆物理與安全分析

1942年12月2日，費米在美國芝加哥大學建造了人類歷史上第一座反應堆，成功實現了受控鏈式裂變反應，這一事件標誌著人類進入了一個嶄新的核紀元。反應堆最初的用途是生產核武器所用的鈈材料。隨著人類對核能認識的不斷深入和工業技術的進步，核反應堆在軍事和民用領域得到了更加廣泛的應用。目前，世界上投入使用的各類型反應堆達數千座，在能源、科學研究、工農業生產、核醫學等領域發揮著重要作用。

反應堆按用途一般分為動力堆、生產堆和研究堆。動力堆主要用於艦船、航天器、飛行器等的推進或用於工農業生產的發電、供熱等，最常見的是核電站反應堆。生產堆主要用於生產放射性同位素或易裂變核材料。研究堆則主要用於和反應堆有關的實驗研究或利用核反應堆產生的中子、

伽馬

射線開展的科學研究。研究堆的用途非常廣泛，涉及原子核物理、生命科學、材料科學、探測化學、生物學、食品製造技術、農業、刑事偵破、材料輻照改性、核天文學、核考古學、核醫學和同位素生產等諸多方面的試驗研究。由於研究堆的重要地位，其在各種類型的反應堆中佔了大多數。值得指出的是，研究堆和生產堆並沒有明顯的界限，只是人為的分類方法，研究堆也可用於同位素和易裂變材料生產，生產堆配合必要的實驗設備，同樣可以開展多種科學研究。

鈾氫鋯脈衝反應堆是以鈾氫鋯為燃料的水池式研究反應堆，具有瞬發負溫度反應性係數大、放射性裂變產物包容能力強、堆芯非能動冷卻等特點，固有安全性很高，能以穩態、脈衝和方波等多種方式運行，在科學研究和國民經濟中有著廣泛的應用。

1990

年，中國核動力研究設計院自主研發並建成了鈾氫鋯原型脈衝反應堆。

年，我國第一座實用化多功能的鈾氫鋯脈衝反應堆（西安脈衝反應堆）在西北核技術研究所成功實現臨界，之後在核科學技術研究和應用中發揮了重要作用，成為我國研究堆發展歷史上一個新的里程碑。

由於鈾氫鋯脈衝反應堆採用特殊核燃料、緊湊堆芯結構、眾多實驗孔道和實驗裝置，其堆芯物理和安全分析與壓水堆及其他研究堆相比有許多自己的特點，西北核技術研究所在西安脈衝反應堆建設、運行、應用的二十多年科研實踐中積累了豐富的經驗，在鈾氫鋯中子熱化模型、柵元計算、堆芯物理、熱工水力等方面取得了一系列創新性、系統性的科研成果。該書正是我國鈾氫鋯脈衝反應堆研究工作者長期研究成果的總結和拓展，涵蓋了鈾氫鋯脈衝反應堆的主要結構、控制、物理、熱工水力、動態特性、屏蔽設計與事故安全分析等內容，填補了國內相關領域研究的空白。

鈾氫鋯脈衝反應堆具有特殊的氫化鋯中氫的熱化模型、眾多的水平和垂直實驗孔道、複雜的堆芯功率和溫度場分布等特點，因此在反應堆堆芯物理和熱工水力研究、反應堆安全分析中具有與其他反應堆不同的特點。我們在我國第一座實用化多功能的鈾氫鋯脈衝反應堆

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—西安脈衝反應堆的安全運行和應用實踐中，進行了大量的反應堆物理、熱工水力和事故分析研究，積累了一定的理論與實踐經驗，取得了一些創新性的研究成果，不僅對從事研究堆設計的科研人員具有較好的參考價值，也為新加入該領域的研究人員了解鈾氫鋯脈衝反應堆的特性提供了必備的基礎知識。為了促進鈾氫鋯脈衝反應堆理論研究的發展和交流，我們把最近二十多年的相關研究成果總結出版，供國內同行借鑒參考。

本書概括了鈾氫鋯脈衝反應堆物理和安全分析方面的基礎理論和最新進展，介紹了研究堆和鈾氫鋯脈衝反應堆發展的歷史和應用概況、脈衝堆結構、柵元計算、堆芯物理分析、熱工水力分析、動態特性分析、孔道屏蔽、事故與安全分析等內容。本書特彆強調物理模型的深入分析和數學計算的準確描述，同時穿插了豐富的圖表和大量的計算公式。

本文摘編自

陳偉 等

《鈾氫鋯脈衝反應堆物理與安全分析》

一書，有刪改。

鈾氫鋯脈衝反應堆物理與安全分析

陳偉 等  著

北京：科學出版社，2018.6

ISBN 978-7-03-057731-3

責任編輯：宋無汗　楊丹　崔慧嫻

《鈾氫鋯脈衝反應堆物理與安全分析》主要介紹鈾氫鋯脈衝反應堆物理與安全分析。全書共9章，內容包括緒論、結構與系統組成、柵元熱化和共振處理、堆芯物理參數計算方法、熱工水力分析、脈衝動態特性分析、堆芯燃料管理、實驗孔道屏蔽計算方法以及事故安全分析等。

本書可供反應堆研究、設計、運行、管理等從業人員參考，也可作為高等院校相關專業研究生教材。

 （本期編輯：王芳）

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