行波堆启堆区及行波堆启堆区制造方法

摘要

本发明公开了一种行波堆启堆区，包括可转换核素、易裂变核素和模拟核素；沿启堆区前端部指向新燃料区的方向，可转换核素的浓度逐渐增大，在启堆区后端可转换核素的浓度与新燃料区中可转换核素的浓度相同；沿启堆区前端部指向燃烧区的方向，启堆区内易裂变核素的浓度分布曲线的形状与燃烧区内增殖波和焚烧波依次通过燃烧区某一点时，该点产生的易裂变核素的浓度变化曲线的形状对应；沿启堆区前端部指向新燃料区的方向，模拟核素的浓度逐渐下降。本发明的优点在于提供一种启堆区，它满足行波堆工程启动运行的需求，避免了反应性波动的产生，提高了反应堆的安全性、经济性和可控性。本发明还公开了一种启堆区制造方法。

权利要求

1.行波堆启堆区，其特征在于：包括可转换核素、易裂变核素和模拟核素；

沿启堆区前端部指向新燃料区的方向，可转换核素的浓度逐渐增大，在启堆区后端可转换核素的浓度与新燃料区中可转换核素的浓度相同；

沿启堆区前端部指向燃烧区的方向，启堆区内易裂变核素的浓度分布曲线的形状与燃烧区内增殖波和焚烧波依次通过燃烧区某一点时，该点产生的易裂变核素的浓度变化曲线的形状对应；

沿启堆区前端部指向新燃料区的方向，模拟核素的浓度逐渐下降，在启堆区后端模拟核素的浓度为0。

2.根据权利要求1所述的行波堆启堆区，其特征在于：沿启堆区前端部指向新燃料区的方向，启堆区内易裂变核素的浓度分布曲线依次包括逐渐上升的直线段C段，水平的直线段B段和逐渐下降的直线段A段。

3.根据权利要求1所述的行波堆启堆区，其特征在于：新燃料区任意一点上可转换核素和易裂变核素的浓度之和等于启堆区上任意一点上可转换核素、易裂变核素和模拟核素的浓度之和，具体公式如下：其中，N表示浓度，i表示新燃料区可转换核素和易裂变核素，j表示启堆区可转换核素和易裂变核素，k表示启堆区模拟核素，r表示启堆区上任意一点的径向位置，z表示启堆区上任意一点的轴向位置，1/2表示一个重核裂变消失而产生两个轻核。

4.根据权利要求2所述的行波堆启堆区，其特征在于：所述启堆区轴向总长为100cm～200cm；

所述A段占据启堆区轴向总长的25%~35%，所述B段占据启堆区轴向总长的15%~25%，所述C段占据启堆区轴向总长的45%~55%。

5.根据权利要求1~4中任意一项所述的行波堆启堆区，其特征在于：所述可转换核素包括U238、Th232中的一种或多种；

所述易裂变核素包括U235、Pu239中的一种或多种；

所述模拟核素包括Nb95。

6.行波堆启堆区制造方法，其特征在于，包括如下步骤：初始参数预设步骤：

沿启堆区前端部指向新燃料区的方向，将易裂变核素的浓度分布曲线依次分为逐渐上升的直线段C段，水平的直线段B段和逐渐下降的直线段A段；

确定启堆区的总长度，确定A段在启堆区轴向总长度内所占比例，确定B段中易裂变核素的浓度，确定B段的长度，确定C段起始端的易裂变核素的浓度；

根据公式 计算得到可转换核素和模拟核素在启堆区内

各个点上的浓度，根据可转换核素、易裂变核素和模拟核素在启堆区内各个点上的浓度，得到启堆区内可转换核素、易裂变核素和模拟核素的浓度标线；

其中，N表示浓度，i表示新燃料区可转换核素和易裂变核素，j表示启堆区可转换核素和易裂变核素，k表示启堆区模拟核素，r表示启堆区上任意一点的径向位置，z表示启堆区上任意一点的轴向位置，1/2表示一个重核裂变消失而产生两个轻核；

验证步骤：启堆开始Keff值是否稳定且略大于1.0；启堆区中子通量分布在径向方向上是否展平；启堆区中子通量分布在轴向方向上的形状和幅值是否接近燃烧区处于平衡态时其中子通量分布在轴向方向上的形状和幅值；

如以上三项中任意一项为否，则返回初始参数预设步骤，对其中一个或多个初始参数进行调整，直至使得以上三项都为是；

制造步骤：根据启堆区内可转换核素、易裂变核素和模拟核素浓度标线对启堆区进行制造。

7.根据权利要求6所述的行波堆启堆区制造方法，其特征在于：所述制造步骤中，所述启堆区中A段、B段和C段均由多个小段构成，每小段内可转换核素、易裂变核素和模拟核素的浓度不变。

说明书

行波堆启堆区及行波堆启堆区制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及核工业领域，具体涉及行波堆，尤其涉及行波堆燃料芯体的启堆区。

背景技术

[0002] TWR（行波式反应堆）不同于其他类型的反应堆，主要在于它燃烧燃料的方式不同。它先把可转换核素转变为易裂变核素，再燃烧就地产生的新的易裂变核素。这种方式在研究中被称为是“增值—焚烧”，它可削减甚至消除后处理，换料和其他辅助加工过程，保障核能可持续发展，同时具有极高的经济性和安全性。

[0003] 日本东京工业大学关本博教授研究室发表的文章“Sekimoto H, Miyashita S. Startup of CANDLE burnup in fast reactor from enriched uranium core. Energy Conv Manag 2006;47:2772–80.”中对行波式反应堆进行了介绍，并提出这种反应堆的中子通量、核素密度和功率密度分布的形状保持恒定，但是沿轴向方向移动。该文章从经验分析的角度给出了相关设计的方向，但是并没有给出具体的行波堆启堆区的设计方案。

[0004] 另外，通常的行波堆启堆区会使启堆过程具有长期且剧烈的反应性波动。

发明内容

[0005] 本发明的目的即在于克服现有技术的不足，提供一种行波堆启堆区，，满足行波堆工程启动运行的需求，同时能够避免启堆过程中的长期且剧烈的反应性波动。

[0006] 本发明的另一个目的即在于提供一种行波堆启堆区制造方法，该方法可以在实际制造前对启堆区的性能进行判断，以便于获得性能优良的启堆区。

[0007] 本发明的目的通过以下技术方案实现：

[0008] 行波堆启堆区，其特征在于：包括可转换核素、易裂变核素和模拟核素；

[0009] 沿启堆区前端部指向新燃料区的方向，可转换核素的浓度逐渐增大，在启堆区后端可转换核素的浓度与新燃料区中可转换核素的浓度相同；

[0010] 沿启堆区前端部指向燃烧区的方向，启堆区内易裂变核素的浓度分布曲线的形状与燃烧区内增殖波和焚烧波依次通过燃烧区某一点时，该点产生的易裂变核素的浓度变化曲线的形状对应；

[0011] 沿启堆区前端部指向新燃料区的方向，模拟核素的浓度逐渐下降，在启堆区后端模拟核素的浓度为0。

[0012] 行波堆堆芯在制造时，只包括启堆区和新燃料区，但运行后会自动产生燃烧区和乏燃料区，形成乏燃料区、燃烧区和新燃料区的堆芯平衡态构成，增殖波和焚烧波的波峰都位于燃烧区内。

[0013] 发明人经过研究发现，现有行波堆启堆区会使行波堆在启堆过程中面临的长期且剧烈的反应性波动，原因在于启堆区核素浓度分布偏离平衡态，启堆后启堆区的中子通量分布与燃烧区平衡态的中子通量分布差距巨大。过大的中子通量分布将带来Keff的剧烈波动和中子通量的剧烈波动，降低反应堆的安全性、经济性和可控性。

[0014] 为了克服这一问题，必须使启堆后启堆区的中子通量分布与燃烧区平衡态时的中子通量分布接近。发明人还发现，启堆区易裂变核素的浓度分布对于启堆区中子通量分布的形状有决定性的影响。以此，发明人提供了一种新型的行波堆启堆区，该行波堆启堆区通过使启堆区内易裂变核素的浓度分布曲线的形状与燃烧区内增殖波和焚烧波依次通过燃烧区某一点时，该点产生的易裂变核素的浓度变化曲线的形状对应，再通过控制可转换核素、模拟核素的浓度实现对平衡态下对应核素的综合模拟，从而使得启堆后启堆区的中子通量分布与燃烧区平衡态时的中子通量分布接近，从而从启堆开始，中子通量分布即保持一定的形状和幅值在堆芯轴向上以一定的速度移动，避免了反应性波动的产生。

[0015] 进一步的，沿启堆区前端部指向新燃料区的方向，启堆区内易裂变核素的浓度分布曲线依次包括逐渐上升的直线段C段，水平的直线段B段和逐渐下降的直线段A段。

[0016] 易裂变核素的浓度分布曲线分为三段，分别模拟行波堆燃烧产生的乏燃料区，燃烧区以及与新燃料区之间的过渡区。

[0017] 进一步的，新燃料区任意一点上可转换核素和易裂变核素的浓度之和等于启堆区上任意一点上可转换核素、易裂变核素和模拟核素的浓度之和，具体公式如下：

[0018]

[0019] 其中，N表示浓度，i表示新燃料区可转换核素和易裂变核素，j表示启堆区可转换核素和易裂变核素，k表示启堆区模拟核素，r表示启堆区上任意一点的径向位置，z表示启堆区上任意一点的轴向位置，1/2表示一个重核裂变消失而产生两个轻核。

[0020] 进一步的，所述启堆区轴向总长为100cm～200cm；

[0021] 所述A段占据启堆区轴向总长的25%~35%，所述B段占据启堆区轴向总长的15%~25%，所述C段占据启堆区轴向总长的45%~55%。

[0022] 进一步的，所述可转换核素包括U238、Th232中的一种或多种；

[0023] 所述易裂变核素包括U235、Pu239中的一种或多种；

[0024] 所述模拟核素包括Nb95。

[0025] 本发明的另一个目的通过以下技术方案实现：

[0026] 行波堆启堆区制造方法，包括如下步骤：

[0027] 初始参数预设步骤：

[0028] 沿启堆区前端部指向新燃料区的方向，将易裂变核素的浓度分布曲线依次分为逐渐上升的直线段C段，水平的直线段B段和逐渐下降的直线段A段；

[0029] 确定启堆区的总长度，确定A段在启堆区轴向总长度内所占比例，确定B段中易裂变核素的浓度，确定B段的长度，确定C段起始端的易裂变核素的浓度；

[0030] 根据公式 计算得到可转换核素和模拟核素在启堆区内各个点上的浓度，根据可转换核素、易裂变核素和模拟核素在启堆区内各个点上的浓度，得到启堆区内可转换核素、易裂变核素和模拟核素的浓度标线；

[0031] 其中，N表示浓度，i表示新燃料区可转换核素和易裂变核素，j表示启堆区可转换核素和易裂变核素，k表示启堆区模拟核素，r表示启堆区上任意一点的径向位置，z表示启堆区上任意一点的轴向位置，1/2表示一个重核裂变消失而产生两个轻核；

[0032] 验证步骤：启堆开始Keff值是否稳定且略大于1.0；启堆区中子通量分布在径向方向上是否展平；启堆区中子通量分布在轴向方向上的形状和幅值是否接近燃烧区处于平衡态时其中子通量分布在轴向方向上的形状和幅值；

[0033] 如以上三项中任意一项为否，则返回初始参数预设步骤，对其中一个或多个初始参数进行调整，直至使得以上三项都为是；

[0034] 制造步骤：根据启堆区内可转换核素、易裂变核素和模拟核素浓度标线对启堆区进行制造。

[0035] A段占的比例越小，会使启堆区的中子通量峰越靠近新燃料区，会使堆芯的增值效应增强，启堆后Keff缓慢上升，但A段占的比例过小，会导致Keff上升过快过大。A段占的比例过大，会使启堆区的中子通量峰越远离新燃料区，使堆芯的增值效应减弱，甚至会降到1.0以下，如果不考虑温度反馈效应，堆芯的增值－焚烧过程将可能中断，这显然是不允许的。所以，A段占的比例应重点关注。同时B段中易裂变核素的浓度，B段的长度，和C段前端的易裂变核素的浓度也对于启堆区中中子通量分布的形状和幅值有较大影响，因此需要通过调整上述参数以得到能够产生预期的中子通量分布的启堆区。

[0036] 该方法即在于在实际制造前对启堆区的性能进行判断，以便于获得能够产生稳定的实现增值－焚烧过程，通量分布在径向方向上展平，且不会产生反应性波动的启堆区。

[0037] 进一步的，所述制造步骤中，所述启堆区中A段、B段和C段均由多个小段构成，每小段内可转换核素、易裂变核素和模拟核素的浓度不变。

[0038] 综上所述，本发明的优点和有益效果在于：

[0039] 1．提供一种启堆区，实现行波堆的工程化启动运行，同时避免了反应性波动的产生，提高了反应堆的安全性、经济性和可控性；；

[0040] 2．提供一种启堆区制造方法，该方法能够在实际制造前对启堆区的性能进行判断，以便于获得能够稳定的实现增值－焚烧过程，通量分布在径向方向上展平，且不会产生反应性波动的启堆区。

附图说明

[0041] 为了更清楚地说明本发明的实施例，下面将对描述本发明实施例中所需要用到的附图作简单的说明。显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据下面的附图，得到其它附图。

[0042] 图1为启堆区U235对Pu239沿堆芯轴向的浓度分布模拟；

[0043] 图2为堆芯的结构示意图；

[0044] 图3为堆芯径向内区（含启堆区）装载核素沿堆芯轴向的浓度分布图；

[0045] 图4为堆芯径向内区（含启堆区）装载重核沿堆芯轴向的详细浓度分布图；

[0046] 图5为堆芯径向外区（含启堆区）装载核素沿堆芯轴向的浓度分布图；

[0047] 图6为堆芯径向外区（含启堆区）装载重核沿堆芯轴向的详细浓度分布图；

[0048] 图7为启堆后的60年内Keff随寿期的变化曲线图；

[0049] 图8为启堆后0.02年堆芯中子通量分布图；

[0050] 图9为启堆后10年堆芯中子通量分布图；

[0051] 图10为启堆后20年堆芯中子通量分布图；

[0052] 图11为启堆后30年堆芯中子通量分布图；

[0053] 图12为启堆后40年堆芯中子通量分布图；

[0054] 图13为启堆后50年堆芯中子通量分布图。

具体实施方式

[0055] 为了使本领域的技术人员更好地理解本发明，下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显而易见的，下面所述的实施例仅仅是本发明实施例中的一部分，而不是全部。基于本发明记载的实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下得到的其它所有实施例，均在本发明保护的范围内。

[0056] 实施例1：

[0057] 行波堆启堆区，包括可转换核素、易裂变核素和模拟核素；

[0058] 沿启堆区前端部指向新燃料区的方向，可转换核素的浓度逐渐增大，在启堆区后端可转换核素的浓度与新燃料区中可转换核素的浓度相同；

[0059] 沿启堆区前端部指向燃烧区的方向，启堆区内易裂变核素的浓度分布曲线的形状与燃烧区内增殖波和焚烧波依次通过燃烧区某一点时，该点产生的易裂变核素的浓度变化曲线的形状对应；

[0060] 沿启堆区前端部指向新燃料区的方向，模拟核素的浓度逐渐下降，在启堆区后端模拟核素的浓度为0。

[0061] 启堆区的工作原理与行波反应堆燃烧区的工作原理相同。例如，易裂变核素为U235，可转换核素为U238，U235裂变产生中子，中子被U238吸收则U238将变为Pu239。随着燃烧过程的持续，启堆区初始装载的低浓缩铀中的U235不断消耗，新燃料区中Pu239不断生成，增殖波－焚烧波也逐渐向新燃料区方向移动，从而使一个依靠Pu239的链式裂变反应的核反应堆维持临界，实现从依靠U235向依靠Pu239的过渡。

[0062] 当然，易裂变核素并不仅仅限于U235，Pu239和U233也可用作易裂变核素。

[0063] 可转换核素也不限于U238，Th232也可作为可转换核素，Th232吸收中子将变成易裂变的U233。

[0064] 上面提到的是启堆区的基本工作原理，要使启堆区的中子通量分布与燃烧区平衡态时的中子通量分布接近，在启堆区中需要模拟燃烧区的工作环境。因此，加入模拟核素以模拟裂变产生的裂变产物，其主要功能是模拟裂变产物的中子吸收作用，帮助启堆区建立平衡态波形中子通量分布。本发明示例中模拟核素为Nb95。当然，模拟核素并不限于Nb95，也可以采用别的核素替代Nb95模拟裂变产物。选取模拟裂变产物的核素应考虑：材料方便加工处理，价格便宜，核、热、化学等性能稳定、中子吸收截面接近平衡态下产生的裂变产物平均吸收截面等因素。例如：Zr锆。

[0065] 下文中，将采用易裂变核素为U235，可转换核素为U238、Th232，模拟核素为Nb95对本发明进行说明。

[0066] 启堆区内易裂变核素的浓度分布曲线的形状与燃烧区内增殖波和焚烧波依次通过燃烧区某一点时，该点产生的易裂变核素的浓度变化曲线的形状对应。所谓对应是指启堆区内易裂变核素的浓度分布曲线的形状与燃烧区内增殖波和焚烧波依次通过燃烧区某一点时，该点产生的易裂变核素的浓度变化曲线的形状相似，即根据燃烧区内易裂变核素的浓度变化曲线对启堆区内易裂变核素的浓度进行设置。如图1所示，燃烧区内易裂变核素的浓度变化曲线包括一上升段，峰值段和下降段，启堆区内易裂变核素的浓度曲线设置相对应的上升段，峰值段和下降段，以此达到启堆区的中子通量分布与燃烧区平衡态时的中子通量分布接近的目的。理论上，可以使启堆区内易裂变核素的浓度曲线为光滑的曲线（数学上连续可导），从而使启堆区的中子通量分布与燃烧区平衡态时的中子通量分布达到严格一直，但这在工程上是难以实现的，在工程上也并不要求两者之间的中子通量分布严格一致，只需要两者之间的中子通量分布接近即可。两者的差异产生的反应性波动可以忽略不计或在设计允许范围内。因此，可以采用如图1所示的方式，启堆区内易裂变核素的浓度曲线由三条直线段连接构成。需要说明的是，图1仅仅是为了表达两者的浓度变化曲线在形状上的相似，并不表示表达两者的浓度变化曲线的等值近似。

[0067] 需要说明的是，上文中中子通量分布接近，其接近的程度根据具体设计的指标而确定，比如设计允许的keff对临界状态的最大过程偏离量等，不同的设计可能有不同的标准。

[0068] 为了便于理解，下面对行波堆启堆区进行更加具体的说明。

[0069] 如图2所示，启堆区包括启堆区内区和启堆区外区，与启堆区连接的新燃料区包括新燃料区内区和新燃料区外区，启堆区和新燃料区共同构成初始行波堆堆芯。

[0070] 启堆区外区包括U238，U235，Zr91和Nb95。启堆区内区除了包括U238，U235，Zr91和Nb95外，还包括Th232，以使启堆区内区和新燃料区内区性质接近，使燃烧状态在两区之间能够平稳过渡，因为新燃料区的内区也有Th232。其中Zr91作为铀锆合金（例如U－5Zr合金或UTh-5Zr合金）燃料的合金成分存在，其浓度分布匹配铀或铀锆的浓度分布。

[0071] 沿启堆区前端部指向新燃料区的方向，U235的浓度分布曲线依次包括逐渐上升的直线段C段，水平的直线段B段和逐渐下降的直线段A段。其中，启堆区U235的浓度分布曲线与燃烧区内增殖波和焚烧波依次通过燃烧区某一点时，该点产生的Pu239的浓度变化曲线的形状对应。燃烧区工作中，当增殖波通过该点时，Pu239的浓度逐渐上升至峰值，紧接着焚烧波通过该点，Pu239的浓度逐渐下降至低点。

[0072] 在启堆区外区和启堆区内区的U235的浓度分布曲线分别与燃烧区外区和燃烧区内区的Pu239的浓度变化曲线对应。

[0073] 堆芯内区和堆芯外区的核素沿堆芯轴向的浓度分布分别如图3和图4所示。堆芯内区和堆芯外区的重核沿堆芯轴向的浓度分布分别如图5和图6所示。

[0074] 正如上文所述，沿启堆区前端部指向新燃料区的方向，U238和Th232的浓度逐渐增大，在启堆区后端U238和Th232的浓度与新燃料区中U238和Th232的浓度相同。

[0075] 沿启堆区前端部指向新燃料区的方向，Nb95的浓度逐渐下降，在启堆区后端Nb95的浓度为0，因为新燃料区在不燃烧的情况下不会产生裂变产物，因此，为了平滑过渡，启堆区后端Nb95的浓度为0，使启堆区后端与新燃料区的性质接近。

[0076] 沿启堆区前端部指向新燃料区的方向，Zr91的浓度逐渐上升，在启堆区后端Zr91的浓度与新燃料区中Zr91的浓度相同。其中，Zr91作为U－5Zr合金和UTh-5Zr合金的成分，其浓度按照常规手段，根据U238、U235和Th232的浓度按比例计算。

[0077] 进一步来看，为了保证启堆区的中子通量分布与燃烧区的中子通量分布在轴向上的形状和幅值接近，需要满足以下条件：

[0078] 新燃料区任意一点上可转换核素和易裂变核素的浓度之和等于启堆区上任意一点上各核素的浓度之和，具体公式如下：

[0079]

[0080] 其中，N表示浓度，i表示新燃料区可转换核素和易裂变核素，j表示启堆区可转换核素和易裂变核素，k表示启堆区模拟核素，r表示启堆区上任意一点的径向位置，z表示启堆区上任意一点的轴向位置，1/2表示一个重核裂变消失而产生两个轻核。

[0081] 新燃料区中可转换核素和易裂变核素的浓度是确定的。

[0082] 以图3为例，启堆区任意一点上，Nb95浓度的二分之一加上U235、U238、Th232的浓度之和等于新燃料区中U235、U238、Th232的浓度之和。

[0083] 根据以上公式，可以设定Nb95、U235、U238、Th232在启堆区上的浓度分布。

[0084] 图7表示本实施例在启堆后Keff在 60年中的变化曲线，该曲线是通过燃耗计算和中子学计算所得的分析曲线，没有考虑与堆芯功率相关的反馈。Keff的波动在约45年的时间里不超过0.01，在满功率连续运行50年以后因堆芯的燃烧区已经位于堆芯的另一端，中子泄漏作用明显使Keff快速下降。在最后的十年当中，堆芯功率会因为Keff的下降而下降，系统的温度也随之下降。如果考虑堆芯的温度反馈效应，实际上的Keff下降速率应比图中小，在实际工程中，稍许增加堆芯的长度，即可使Keff在60年内均保持在临界状态附近。

[0085] 图8到图13分别给出了堆芯各径向层中子通量在0.02年、10年、20年、30年、40年和50年时沿堆芯轴向的分布（堆芯在径向按等距划分为18圈，图中示出了每一圈的中子通量分布）。从图中可以看出，自启堆开始，中子通量分布即保持一定的形状和幅值在堆芯轴向上以一定的速度移动，充分体现了行波堆的自稳燃烧特性。具体自图8~图10可以看出，堆芯在启堆区从启堆伊始即形成接近于平衡态的中子通量分布，自动达到稳定的临界状态，消除了一般启堆过程中的长期而剧烈的反应性波动，启堆区中子通量分布和燃烧区中子通量分布的微小差异带来的反应性波动可以忽略不计，可以看出，本实施例避免了反应性波动的产生。

[0086] 进一步的，我们还可以在上述内容的基础上，进一步对本实施例进行限定。即通过控制启堆区轴向总长以及A段、B段和C段占据启堆区轴向总长的比例，使使得启堆区中的中子通量峰值与堆芯轴向边界保持较长的举例，以弱化堆芯轴向泄漏产生的扰动，这有利于减少对燃料元件和组件的结构体以及堆芯外部结构的辐照。

[0087] 在本实施例中，启堆区轴向总长为100cm～200cm；A段占据启堆区轴向总长的25%~35%，B段占据启堆区轴向总长的15%~25%，C段占据启堆区轴向总长的45%~55%。

[0088] 实施例2：

[0089] 本实施例提供一种如实施例1中所示的行波堆启动区的制造方法。

[0090] 该方法包括以下步骤：

[0091] 初始参数预设步骤：

[0092] 沿启堆区前端部指向新燃料区的方向，将易裂变核素的浓度分布曲线依次分为逐渐上升的直线段C段，水平的直线段B段和逐渐下降的直线段A段

[0093] 确定启堆区的总长度，确定A段在启堆区轴向总长度内所占比例，确定B段中易裂变核素的浓度，确定B段的长度，确定C段起始端的易裂变核素的浓度；

[0094] 根据公式 计算得到其它核素在启堆区内各个点上的浓度，根据美种核素在启堆区内各个点上的浓度，得到启堆区内各核素的浓度标线；

[0095] 其中，N表示浓度，i表示新燃料区可转换核素和易裂变核素，j表示启堆区可转换核素和易裂变核素，k表示启堆区模拟核素，r表示启堆区上任意一点的径向位置，z表示启堆区上任意一点的轴向位置，1/2表示一个重核裂变消失而产生两个轻核；

[0096] 验证步骤：启堆开始Keff值是否稳定且略大于1.0；启堆区中子通量分布在径向方向上是否展平；启堆区中子通量分布在轴向方向上的形状和幅值是否接近燃烧区处于平衡态时其中子通量分布在轴向方向上的形状和幅值；

[0097] 如以上三项中任意一项为否，则返回初始参数预设步骤，对其中一个或多个初始参数进行调整，直至使得以上三项都为是；

[0098] 制造步骤：根据启堆区内各核素浓度标线对启堆区进行制造。

[0099] A段占的比例越小，会使启堆区的中子通量峰越靠近新燃料区，会使堆芯的增值效应增强，启堆后Keff缓慢上升，但A段占的比例过小，会导致Keff上升过快过大。A段占的比例过大，会使启堆区的中子通量峰越远离新燃料区，使堆芯的增值效应减弱，甚至会降到1.0以下，如果不考虑温度反馈效应，堆芯的增值－焚烧过程将可能中断，这显然是不允许的。所以，A段占的比例应重点关注。同时B段中易裂变核素的浓度，B段的长度，和C段前端的易裂变核素的浓度也对于启堆区中中子通量分布的形状和幅值有较大影响，因此需要通过调整上述参数以得到能够产生预期的中子通量分布的启堆区。

[0100] 在验证步骤中，我们对实施例1中所述的行波堆启堆区的性能进行验证，验证通过计算机模拟的方式进行。从图7可以看出，启堆开始到燃烧过渡至新燃料区之间，Keff值是否稳定且略大于1.0。在本示例中，略大于1.0是指Keff值在1.0~1.01之间，稳定是指Keff值在1.0~1.01之间波动，且不超过此范围。从图8~图10可以看出，启堆开始到燃烧过渡至新燃料区之间，启堆区中子通量分布在在径向方向上展平。需要说明的是，本发明中所述的展平并非严格意义上的展平，而是如图8~图10所示的，在径向方向上，启堆区各处的中子通量分布接近，以减小堆芯在每一轴向层上的功率峰因子。从图8~图13可以看出，中子通量分布保持一定的形状和幅值在堆芯轴向上以一定的速度移动，堆芯在启堆区从启堆伊始即形成接近于平衡态的中子通量分布，自动达到稳定的临界状态。

[0101] 可以看出，实施例1中所示的行波堆启堆区符合验证步骤的要求。

[0102] 所述制造步骤中，所述启堆区中A段、B段和C段均由多个小段构成，每小段内各核素的浓度不变。

[0103] 进一步的，从降低制造难度的角度出发，我们还可以在上述方法的基础上，在制造步骤中，将启堆区中A段、B段和C段均分为多个小段，每小段内各核素的浓度不变，但各核素在所有芯块内的浓度拟合连续曲线应与启堆区内各核素浓度标线重合。

[0104] 如上所述，便可较好的实现本发明。