微型反应堆具有系统紧凑、部署灵活、固有安全性好、热电转换效率高等优点，可应用于常规电网补充、偏远地区供电、深空航行、深海潜航等多个领域。具有耐高温、耐辐照、深燃耗优点的包覆颗粒燃料是理想的先进微堆燃料，能极大提高固有安全性，可提高热电转换效率和燃料利用率，增强微型反应堆经济竞争力。以包覆颗粒燃料为裂变燃料的微型反应堆使用寿命长，功率密度高，可作为电力补充的一种有效手段，具有广阔的发展前景。

使用包覆颗粒燃料的微型反应堆具有众多优势，但因为其结构复杂而在研究上存在诸多困难。对此，客户提出了以下需求：

（1）优化堆芯结构以达目标寿期并设计配套的反应性控制系统。

（2）反应堆具有多系统冗余安全性，事故工况下可安全停堆。

（3）在保证误差处于可接受范围的条件下尽量提高计算效率。

（4）开发基于FCM燃料的高温气冷堆核热耦合稳/瞬态计算方法。

（5）考虑多物理场耦合影响对微堆进行稳、瞬态和事故分析。

（6）综合给出堆芯优化设计。

（7）计算精度和计算成本能够满足应用要求。

本项目的研究成果有：

（1）在堆芯设计方面，确定了基准堆芯几何参数与材料类型，设计了控制系统构件，构建了微型反应堆全堆模型，选取了不同类型材料与尺寸进行堆芯基准物理参数计算，进行了反应堆安全性分析。

（2）在反应堆物理计算方法研究方面，开展了对燃料栅元的几何和能量两个方面不同简化计算方法的对比研究，开展组件计算验证，确定了全堆物理计算方法。

（3）在堆芯多物理耦合研究方面，建立了基于弥散模型修正的Chiew & Glandt Model的颗粒燃料等效热导率计算模型，通过多群截面生成方法获取缓发中子份额、衰变常数和中子代时间中子动力学参数，使用六分之一组件开发了核热流耦合稳态与瞬态计算模型，完成了稳态运行优化和事故瞬态模拟。