熔盐堆是钍资源核能利用的理想堆型,而燃料的钍(Th)含量会影响堆中子学特性和钍铀转换性能。基于MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code)和MOBAT(burnup code coupled with MCNP and ORIGEN2 using BATch language)程序分析了2 MW(热功率)熔盐实验堆不同Th添加量满功率运行300 d的钍铀转换及堆中子学特性。结果表明:Th消耗率随添加量增加而减小。Th转化率随Th添加量增加而增大,但增长率逐渐减小。233Th浓度达到最大值的速率与Th的质量呈线性关系,233Pa与233Th的变化趋势一致。Th装量越高,生成的233U的浓度也越高,233U的积累量随运行时间不断增加。Th装量越大,需添加的235U越多,135I浓度增加会增加Xe的平衡浓度。Th装量越大,中子能谱越硬,233U产量越高,意味着在快中子能谱下更易实现转换或增殖。80 kg Th运行4 d即可满足放化检测限。基于钍铀转化数据、反应性需求、放化检测限等因素综合考虑,实验堆可开展几十至百公斤级的Th利用与钍铀循环验证实验。
