作为我国快堆工程发展的第一步,中国实验快堆(CEFR)按MOX燃料设计,但由于当时条件的限制,遂暂时采用俄罗斯进口的富集度为64.6%的高浓UO2燃料。按照我国快堆的发展规划,现需要实现由UO2燃料向MOX燃料的转换,需对换料方案进行中子物理、热工水力及屏蔽的多方位验证分析,以保障换料的实施。同时,研究快堆装载MOX燃料对我国发展核燃料闭式循环具有重要意义。本课题围绕换料方案的中子物理部分开展,主要研究在不同换料阶段中,有效增殖因子及燃耗反应性的变化、有效缓发中子份额、控制棒价值、温度及功率反应性系数、钠空泡效应及功率分布等。截面制作上,采用华北电力大学IRPS实验室自主开发的快堆截面产生程序MGGC制作截面,并采用194种裂变产物来考虑燃耗过程中上千种裂变产物的影响,制作出5种伪裂变产物,通过合并生成ISOTXS格式的快堆多群燃耗截面数据库,通过国际基准题验证了燃耗截面库的精确度;使用美国阿贡国家实验室相关堆芯计算程序进行各个换料阶段的全堆建模、燃耗计算和中子动力学参数计算。为了使计算结果具有可靠性,基于国际快堆基准题BN-600,对上述计算程序进行可行性分析和验证。通过与报告对比分析,确保本文采用计算程序及流程的合理可行。采用上述程序及流程进行换料计算,得到了换料方案各阶段的关键中子物理参数,并与CIAE的结果进行比较。其中,经修正后得到的各阶段有效增殖因子偏差在280-787pcm范围内,燃耗反应性最大损失为2.1%,远低于10%;有效缓发中子份额的偏差为2.04%至2.64%,且随着燃耗进程均呈下降趋势;控制棒价值的结果偏差大多数在1 0%以内,除调节棒总价值较低导致偏差较大外,其余棒的价值均小于5.1%,采用蒙特卡洛程序进行修正以后,调节棒价值偏差结果也缩小至15%以内;MOX平衡态装料下的温度及功率反应性的偏差在4%至14%之间;钠空泡反应性的偏差在11%至15%之间;功率分布的最大偏差为8.6%,径向功率峰因子最大偏差为2.1%。通过计算与分析,以上参数的结果均符合校核要求,满足换料设计标准,为CEFR换料的工程应用提供计算参考。