Assessment of Reactor Physics Characteristics of Prismatic Fuel Concepts With a Hydrogen-Based Moderator for Use in a Fluoride Salt-Cooled Small Modular Reactor
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Fluoride-salt-cooled high temperature reactor (FHR) effectively combines the solid fuel and moderator design of high-temperature gas-cooled reactor (HTGR) technology with the fluoride salt coolant (LiF-BeF2, FLiBe) of molten salt reactor (MSR) technology, enabling low-pressure (∼1 atm, 101.325 kPa), and high-temperature (∼700 °C) operations. The design and operational features of the FHR make it a potentially attractive option for a small modular reactor (SMR), provided that it can be modified and made physically small and operate at a low-enough power level (<350 MWth/<150 MWel). Most FHR-SMR designs use high-assay low enriched uranium (HALEU) fuel in the form of tri-structural isotropic (TRISO) fuel particles, combined with the use of a graphite moderator. However, there are alternative design concepts for an FHR-SMR that may offer superior performance characteristics, while utilizing an alternative fissile fuel supply option. In this exploratory study, lattice physics calculations were performed with Serpent to evaluate an alternative FHR-SMR prismatic fuel block design concept using coated annular fuel pellets instead of TRISO-particle fuel compacts, along with the use of hydrogen-based solid moderator rods made of 7LiH. In initial studies, it was found that fuel blocks with 120 moderator rods made of 7LiH tended to have large positive temperature reactivity coefficients (TRCs), which is undesirable for safety reasons. However, reducing the number of moderator rods to 90 or 54, while increasing the number of fuel rods and coolant holes led to low or negative temperature coefficients. For a prismatic fuel block design with 54-7LiH moderator rods, the isothermal temperature coefficient of reactivity (Isothermal TRC), with simultaneous changes in the fuel (F), graphite (G), hydrogen (H), and coolant (C) temperatures, ranges between −0.159 mk/K and −0.054 mk/K, depending on the operating temperature and fuel burnup. Such alternative FHR-SMR fuels could achieve a single-batch core life of ∼10 years with low enriched uranium (LEU) fuel, and ∼45 years with HALEU, in a 350-MWth reactor core.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».