CANDU重水堆燃料管理

论述秦山三期核电站所采用的ＣＡＮＤＵ６ 反应堆的燃料管理。ＣＡＮＤＵ 堆的换料是带功率进行的， 这一特征使得它的堆内燃料管理与必须停堆换料的反应堆有明显的不同。ＣＡＮＤＵ 堆燃料管理有设计和运行两方面的内容。在设计阶段， 燃料管理涉及堆芯时均通量／ 功率分布的设计； 在运行阶段， 电厂换料工程师的职责包括选择要换料的燃料通道， 跟踪堆功率变化史， 以及确保各最大功率限值不被超越。     

硼化锆在CPR1000核电厂1/4换料燃料管理中的应用研究

采用SCIENCE V2软件包,对CPR1000核电厂1/4换料燃料管理采用硼化锆可燃毒物和氧化钆可燃毒物的组件反应性,以及采用这2种可燃毒物堆芯的径向功率峰因子、循环长度、停堆裕量等参数进行计算分析.结果表明,在CPR1000核电厂1/4换料燃料管理中采用硼化锆可燃毒物是可行的,可获得更长的循环长度.     

秦山核电二期工程堆芯设计

介绍了秦山核电二期工程堆芯核设计的总体思路、设计内容及电厂实测结果与理论预计值的比较.设计吸取了20世纪90年代初压水堆核电站先进的设计思想,采用了低线功率密度堆芯,提高了堆芯安全裕量;换料设计中,采用1/4换料方式,既满足了年换料制要求,又提高了燃料利用率,燃料组件批平均卸料燃耗满足设计要求.按设计要求确定了堆芯燃料管理方式,完成了堆芯性能参数分析,满足了总体设计对循环长度、堆芯功率分布、慢化剂温度系数、停堆裕量、组件卸料燃耗限制等安全性和经济性要求.1号机组启动物理试验和功率运行实测结果表明,控制棒价值、临界硼浓度、等温温度系数以及堆芯功率分布等设计预期值与实测值符合良好.     

超小型安全反应堆——“4S”堆

【日本《能源》2000年10月刊报道】 所谓“4S” (Super Safe Small and Simple)堆就是高安全性、超小型和完全简化的反应堆。该反应堆的特点和优点是:①紧急状态下的彻底停堆;②不需要运行操纵人员;③毋需换料;④设备简化。 一般情况下,细小的堆芯不能达到临界。但若用环状反射层以带状将堆芯部分围起来,以防止中子向周围泄漏,这样就最终可使其达到临界;再将此反射环依次渐渐向堆芯上部没有被围起来的部分移动,就可保持堆芯燃料常年处于临界。由于该种反应堆使用传热性能优良的金属燃料,所以即使是满功率运行,燃料温度也较低,这样因功率上…     

径向倒料式长寿期钠冷快堆方案研究

提出了一种长寿期钠冷快堆的堆芯换料设计。基于增殖焚烧的燃耗策略,通过定期径向倒料,堆芯在不换料的情况下能够维持较长时间的临界,进而实现反应堆的长寿期设计。在本次方案设计中,采用一次通过的燃料循环方式,以U-Zr合金作为燃料材料,有利于防止核扩散;采用非均匀的布料方案,有利于内增殖组件的增殖以及展平堆芯功率分布;采用内收敛的径向倒料方式,有利于增殖组件的增殖与焚烧,提高堆芯寿期。初步计算结果表明,这种倒料策略是可行的。反应堆可以通过堆内倒料,实现38年不换料的运行,并且卸出的增殖组件可以用作下一个新堆芯的驱动组件,使新堆芯达到临界。堆芯关键参数都在现有长寿期快堆概念设计的可接受范围内。     

先进的规则床模块式高温气冷堆概念

规则床模块堆是燃料球呈规则堆积的一种先进的模块式高温气冷堆设计。燃料球在平面上成正方形排列,四个球的中心是次一层球的位置,形成正四棱锥堆积。当燃料球落入被做成一定几何形状的堆芯空腔时,就自动形成规则堆积。燃料球可以从反应堆顶部装入和卸出,能够在较短的停堆时间内完成换料操作。规则床堆芯是一种密实体,具有很强的结构适应性和稳定性。在模块化设计中,保持非能动冷却和限制最高燃料温度的条件下,它能够提高输出功率和降低堆芯压降,同时还兼有球形燃料堆和柱状燃料堆的主要优点。本文介绍规则堆积床特性和预测规则床模块堆的设计性能。     

华龙一号“177堆芯”特点分析

华龙一号（HPR1000）压水堆核电厂最显著的技术特征是反应堆采用由177个燃料组件构成的堆芯（简称“177堆芯”）,具有完全的自主知识产权。为深入分析其特点,本文介绍了“177堆芯”的主要技术特征,并在燃料组件及控制棒组件数目方面与157个燃料组件构成的堆芯（简称“157堆芯”）进行了对比分析;对2种典型反应堆堆芯（“177-A堆芯”与“177-B堆芯”）装载方案的异同进行了叙述和评价。结果表明,与“157堆芯”相比,“177堆芯”在安全性和经济性方面更有优势;2种典型堆芯的首循环装载布置各有所长,在可燃毒物选材上,“177-B堆芯”优于“177-A堆芯”。最后,从取消堆芯中央位置控制棒组件、设置堆芯径向金属反射层、实施无中子源启动、分批装载自主化燃料组件以及优化堆芯活性段长度等5个方面给出了HPR1000反应堆堆芯的优化建议。      

CANUDU重水堆燃料管理

论述秦山三期核电站所采用的ＣＡＮＤＵ－６反应堆的燃料管理,ＣＡＮＤＵ堆的换料是带功率刊物 ,这一特征使得它的堆内燃料管理与必须停换料的反应堆有明显的不同。ＣＡＮＤＵ堆燃料管理有设计和运行两方面的内容。     

IPWRs非能动余热排出系统运行特性分析

由于结构紧凑和采用模块化及非能动安全技术,一体化压水堆(IPWRs)特别适合于舰船核动力装置的应用。本文研究对象为基于固有安全一体化动力堆UZrHx和俄罗斯一体化压水堆ABV-6M的运行特点而概念设计的一体化压水堆。堆芯采用弧形板状燃料元件,直流蒸汽发生器形式为套管式,利用3个回路的自然循环排出堆芯余热的非能动余热排出系统以及一套能动的停堆冷却系统。运用RE-LAP5/MOD3.4程序对该反应堆在全船断电事故工况下反应堆停堆,非能动余热排出系统和能动停堆冷却系统分别投入运行进行仿真计算,分析其热工水力动态特性,保证堆芯安全。     

球床先进高温堆堆芯设计研究

研究发现,排空熔盐、向冷却剂中注入毒物均可作为球床先进高温堆第二套停堆系统的辅助系统,但相比向堆芯注入毒物熔盐,排空熔盐对堆芯影响更小,更利于工程实现;相比一次装料方案,分批次燃料装载方案可保证寿期内堆芯剩余反应性较小,易控制,但使得堆芯运行也较复杂;一次装料方案中,要使第二套停堆系统具有足够的快速停堆裕量,不能通过减小堆芯活性区装料高度实现,但可以通过增加第二套停堆系统控制棒的根数实现。本文提出了球床先进高温堆优选堆芯设计方案,该方案使球床先进高温堆的燃耗寿期可达100等效满功率天,第一套停堆系统、第二套停堆系统的冷停堆深度均满足设计要求。     

330 MW环形燃料小型堆方案设计

本文研究了应用环形燃料的小型压水堆堆芯燃料富集度、换料批次、循环长度以及平均卸料燃耗之间的匹配规律。根据设计准则和目标设计了热功率为330 MW的环形燃料小型堆堆芯装载和燃料管理方案，并采用CMS程序包对过渡循环到平衡循环的堆芯关键性能参数进行计算分析，功率不均匀因子、反应性系数、停堆裕量等均符合设计准则要求，堆芯稳态物理特性良好。     

熔盐实验堆备用停堆方案及其可行性分析

反应性控制系统的设计是反应堆物理设计的主要内容之一。熔盐堆采用熔融的氟化盐混合物作为燃料,由于核燃料的特殊性,熔盐堆在反应堆设计方面与传统固体燃料反应堆有着较大区别。本文鉴于熔盐堆的特殊性,针对2 MW液态燃料钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor-Liquid Fuel,TMSR-LF1),提出多种停堆方式,包括排燃料盐、套管中注中子毒物、改变燃料盐成分、改变堆芯石墨栅元数,并进行了计算分析。分析结果表明:往套管中注入中子毒物是在控制棒失效的情况下很好的替换停堆方式;燃料盐成分可调,是熔盐堆本身具有的特点,因此往燃料盐中添加BF_3、LiF-BeF_2-ZrF_4、LiF-ThF_4,是调节堆芯反应性很好的方式;改变石墨栅元数也可以使反应堆停堆。本研究分析可以为熔盐堆停堆方式提供技术储备和理论参考。     

裕量法的堆芯功率能力分析研究

堆芯功率能力分析是在确定的反应堆运行模式下研究堆芯功率分布的控制,以满足核电厂在Ⅰ类工况下电厂机动性要求和Ⅱ类工况时安全性要求。传统的功率能力分析方法,比如综合法或较为先进的三维分析方法,均是计算功率分布相应的关键安全参数,并验证关键安全参数满足相应的设计准则。对于使用在线功率分布监测系统的压水堆,功率能力分析方法计算满足设计准则的最大功率水平。以西屋3DFAC方法为基础,给出裕量法功率能力的计算模型;并采用裕量法进行三门核电厂首循环特定燃耗步的功率能力分析,证明裕量法计算模型的合理性。裕量法计算模型不仅有助于工程设计人员快速掌握AP1000核电厂的功率能力分析方法;同时也为其他具有堆内监测系统的反应堆的堆芯功率能力分析提供参考。     

小型轻量化铅铋反应堆燃料组件几何结构研究

燃料组件的几何结构和栅格参数显著影响铅铋反应堆的物理/热工特性,采用不同几何结构燃料组件的堆芯在相同换料周期、热工限值约束下的临界尺寸、燃料装载量存在差异。本文开展小型轻量化铅铋反应堆的燃料组件几何结构研究,通过建立铅铋反应堆堆芯模型,选取棒束型、环形、蜂窝煤型燃料组件方案,比较分析了3种方案在堆芯尺寸、燃料装载量、冷却剂流通面积、包壳和气隙体积相同和在换料周期为10 a、稳态热工安全裕量基本一致条件下堆芯的燃耗特性、反应性系数、稳态热工特性参数。结果表明：相比于棒束型与环形燃料组件,蜂窝煤型燃料组件良好的稳态热工特性与较硬的中子能谱,采用蜂窝煤型燃料组件的堆芯可以实现更小的堆芯尺寸及燃料装载量,具备显著的膨胀负反馈,同时能够有效展平功率分布和降低堆芯压降,是有利于铅铋反应堆小型化及轻量化的燃料组件方案。     

压水堆核电厂堆芯功率能力验证分析

介绍了压水堆核电厂换料堆芯功率能力验证分析的原理和方法。利用中子学计算程序对换料堆芯正常运行工况（一类工况或工况I）和中等频率事故工况（二类工况或工况II）中可能的堆芯功率分别进行模拟。从反应堆物理和热工水力学的角度论证反映一、二类工况堆芯安全性的线功率密度裕量和偏离泡核沸腾比（DNBR）裕量。从而验证一类工况反应堆运行区域和二类工况超漏、超功率保护限值。本文还给出了大亚湾核电站18个月换料堆芯功率能力验证分析的结果。     

核电厂燃料包壳破损情况下反应堆停堆过程中水化学监测与控制

燃料包壳破损情况下反应堆停堆过程水化学监测与控制,对核安全、降低源项、减少人员照射剂量、提高换料大修经济效益有重要意义。本文简述了反应堆停堆过程水化学监测与控制方法,通过宁德核电厂燃料包壳破损情况下,首次大修停堆过程水化学监控的实践效果分析,并对此次反应堆停堆过程中遇到异常现象进行分析,提出了解决的建议。     

环形燃料的小型堆物理设计

<正>基于具备计算环形燃料能力的压水堆堆芯燃料管理程序CMS开展了装载环形燃料且能满足长寿期换料目标的小型堆物理参数、堆芯布置及燃料管理策略研究,并以此为基础设计了100 MW级小型堆各循环的堆芯装载及换料方案。反应堆经历过渡循环后,至第4循环起堆芯各项物理参     

CNP1000核电站的大破口失水事故与线功率裕量分析

CNP1000核电站是我国正在进行概念设计之中的100万千瓦级核电站。为了提高核电站的可靠性、安全性和经济性,CNP1000核电站将要采用18个月长寿期换料和满足15%的线功率裕量的设计方案。本文同时计算了线功率为427.61W/cm和395.69W/cm两种堆型的大破口失水事故和线功率裕量。分析表明,采用177盒燃料组件,线功率为395.69W/cn的反应堆更容易达到15%线功率裕量。     

SOMPAS系统在线监测功能开发

堆芯在线监测系统是三代核电站反应堆重要的运行支持系统。堆芯在线监测、预测与分析系统(SOMPAS)集成先进的堆芯中子学与热工-水力学求解引擎,利用堆内中子探测器响应电流等电厂测量数据,在线监测堆芯功率分布及安全裕量,为反应堆的运行提供有效的指导。本文介绍了SOMPAS系统监测功能的基本方法与验证情况,通过数值模拟与测试,验证了SOMPAS系统监测功能可获得可靠的计算结果,满足预期要求。     

田湾核电站1号机组第6循环紧急换料方案研究

反应堆停堆后,若发现将在下一循环利用的燃料组件无法回堆使用,需开展紧急换料研究,重新设计燃料管理方案。本文假设田湾核电站1号机组第5燃料循环（U1C5）堆芯中有1组燃料组件破损,完成对所有可能情况U1C6紧急换料方案研究,并针对U1C5堆芯内84号组件破损的实际问题完成方案设计。本文的成果方案通过国家核安全局关于安全评价报告的评审,已应用到田湾核电站的换料工作中。