中文摘要：

熔盐堆是第四代先进核能系统中唯一的液体核燃料的先进反应堆，在固有安全性、资源利用和环境友好性等方面有显著的先进性和竞争力。钍燃料循环更是具有铀循环无可比拟的优势。熔盐堆是进行钍燃料循环的最佳堆型。然而钍基熔盐堆是不同于其它固体燃料一种全新的核反应堆技术，堆物理计算（包括燃耗计算和中子价值计算）及热工设计等关键的基础理论需要进行研究和探索。本项目旨在进一步完善熔盐堆研究的基础理论，通过钍基熔盐堆的燃耗计算方法、中子价值学、堆芯热工水力特性及堆物理热工耦合计算等关键理论和方法的研究，建立一套先进的钍基熔盐堆物理热工耦合计算方法及堆芯设计的理论模型，开发具有自主知识产权的设计分析软件，解决符合我国国情的现实可行的钍基熔盐堆发展的关键基础理论问题。本项目研究探索钍燃料增殖的的新方法，是多学科的交叉，在学术研究和提升我国先进核能系统的研究水平方面都有重要意义。

结论摘要：

本项目按照申请书设定的研究内容和目标，通过理论建模和数值求解对钍熔盐堆涉及的基础问题进行了研究。1）建立了适用于液体燃料的通用的中子扩散方程，并和热工水力模型耦合分析，编制通用程序进行求解，对无堆内构建的熔盐堆分析了特有瞬态—未溶解燃料颗粒和气泡对堆芯物理热工的影响。2）针对钍基熔盐堆的固有安全性进行研究，开发了液体燃料反应堆点堆动力学模型，数值模拟钍基熔盐堆在正常运行、启动、停堆等运行工况和事故工况下的各参数的瞬时变化，对钍基础熔盐堆的安全性进行评估。3）针对熔盐堆下腔室流量分配设计，采用CFD分析方法，设计了锥形和异形两种不同下腔室结构以及三种不同的分流板结构，通过不同下腔室结构和不同分流板结构的组合建模，同时分析了下腔室结构和分流板结构对堆芯热工水力特性的影响，并通过比较计算结果得出了一些有助于堆芯结构设计的结论。4）建立了基于MCNP和并联多通道热工水力计算程序的新型熔盐堆物理热工耦合计算方法，针对有石墨作为慢化剂的熔盐堆堆芯结构，开展了三维物理热工耦合分析。5）结合我国当前钍基熔盐堆发展规划，针对固体燃料熔盐堆开展了安全审评研究，以TMSR-SF实验堆为参考对象，建立热工水力分析模型，编制安全分析程序。使用工程热管因子方法考虑不确定性，基于美国核管会NUREG-1537导则，得到强迫、自然循环工况下TMSR-SF的运行区间与安全系统整定值（LSSS）推荐值。说明了哈氏合金温度限制为其热工性能进一步提升的最大的瓶颈。本项目的研究为钍基熔盐堆在中子物理、热工水力及安全方面的研究提供了大量有价值的信息和方法，编制的程序可以很方便的扩展到其它液体燃料反应堆的计算和分析。项目在研究过程中积极进行国际交流与合作，取得较好的成效，项目的参与者中两人分别在美国麻省理工学院（MIT）及加州大学伯克利分校（UCB）进行了为期一年的合作交流;培养了3名博士生，3名硕士生，共已发表SCI论文9篇，EI论文12篇（国际会议7篇，中文期刊5篇），其它会议文章3篇。