论文标题：Plutonium Signatures in Molten-Salt Reactor Off-Gas Tank and Safeguards Considerations

原文链接：https://www.mdpi.com/2673-4362/4/2/28

期刊名：Journal of Nuclear Engineering

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/jne

随着全球对先进核能技术的探索不断深入，熔盐堆（MSR）因其高安全性、高经济性和良好的负荷跟随能力，正成为新一代核能发展的重点方向。然而，相较于传统轻水堆，熔盐堆在核材料保障方面面临着前所未有的挑战。

近日，来自美国University of Tennessee核工程系、University of Texas机械工程系及ORNL的Sandra Bogetic、Nicholas Dunkle 等研究人员，在 Journal of Nuclear Engineering 发表了题为《熔盐反应堆尾气罐中的钚特征及安全保障措施》的研究论文，为新一代熔盐堆的核材料核查提供了创新性解决思路。

研究过程与结果

研究团队提出，将熔盐堆运行中排放的裂变产物气体作为监测窗口，通过对排气储罐中的惰性气体同位素（如⁸⁷Kr、⁸⁸Kr、¹³³Xe等）的比值分析，反向推断堆芯中铀-钚裂变的比例和燃料演化状态。

如下图所示，NERTHUS中子学模型模拟的熔盐堆堆芯剖面与排气系统布局，为这一方法提供了理论支撑。

研究通过Serpent计算程序对堆芯燃料循环进行了长周期的燃耗模拟，跟踪多种稀有气体裂变产物在排气储罐中的演化。结果显示，随燃耗进程，堆芯内的钚（²³⁹Pu）会因中子俘获而逐步生成并参与裂变，不同裂变核素产生的气体同位素分布将随之发生可测变化。

该方法利用惰性气体的低自屏蔽特性，可直接在排气管道或储罐中布设探测器，捕获β粒子发射信号，相较于固态燃料需要复杂的γ射线非破坏检测，显著简化了技术路径。

研究指出，这一在线监测方法不仅可用于国际原子能机构（IAEA）对特殊核材料（如钚）的核保障，也能结合实时数据对堆芯腐蚀副产物等进行状态监测，有助于延长堆芯寿命、优化运维。

研究总结

团队认为，熔盐堆排气监测技术在核材料核查领域具有良好的可行性，未来可与现有的核保障体系形成互补，提升核材料去向追踪的及时性和精准度。

后续，研究者计划在实验堆或示范堆中验证这一方法，并结合传感器融合、多物理耦合建模等手段，进一步完善熔盐堆的全过程在线监测体系，助力安全、可靠的先进核能系统商业化应用。

Journal of Nuclear Engineering期刊介绍：https://www.mdpi.com/journal/jne

主编：Dan Gabriel Cacuci，University of South Carolina， USA

期刊创刊于2020年,是一本国际开放获取期刊，发表同行评审的论文。期刊涵盖了与核和辐射过程的科学和应用相关的原创研究、想法和进展。发文类型包括original research papers, reviews, communications, brief reports, opinions, technical notes, editorials等。

截至目前，Journal of Nuclear Engineering期刊已被Scopus, ESCI (Web of Science), EBSCO等数据库收录。