秦山第二核电厂堆芯燃料管理方案的选择与优化

堆芯燃料管理方案直接影响商用核电厂的安全稳定运行和经济效益.秦山第二核电厂1号和2号机组在经历了AFA-2G/AFA-3G燃料组件混合堆芯及提高燃料富集度改进后,将再次对堆芯燃料管理策略进行改进.本文从长燃料循环堆芯燃料管理策略改进项目的目标出发,阐述了堆芯燃料管理方案的选择与优化.     

秦山核电厂燃料管理策略改进的研究和实施

堆芯燃料管理是涉及核电厂安全性和经济性的重要管理工作,也是核电厂运行期间最具灵活性的管理工作。在保证堆芯燃料安全运行目标的同时,合理确定堆芯燃料管理策略和换料技术路线,可以提高燃料的利用率,降低燃料循环成本,实现较好的核电厂经济性指标。秦山核电公司基于自身的燃料管理特点,从第四燃料循环起,通过燃料管理策略改进的可行性分析、分阶段实施燃料组件加深燃耗的随堆考验和性能跟踪评价等研究。逐步将国产化燃料的批平均卸料铀燃耗从设计之初的25 GWd/t提高到34 GWd/t,取得了国产化核电机组反应堆运行的安全性与经济性双重效益。     

秦山和大亚湾核电厂堆芯燃料管理策略改进的初步探讨

对我国大亚湾及秦山核电厂的堆芯燃料管理策略的改进进行了初步探讨。对从传统三批年换料改进为四批年换料和延长循环长度（１４－１８个月）的可能性，以及可能取得的平均卸料益进行了初步测算，研究表明，采用“增大循环燃耗”的先进燃料管理策略将带来重大的经济效益，是一项迫切需要研究的课题。     

百万千瓦级环形MOX燃料堆芯设计

对环形UO2燃料及环形MOX燃料组件参数的计算方法进行了研究。设计了包含193盒环形UO2和MOX燃料组件的混合型长周期(18个月)堆芯方案。对设计的堆芯的重要物理参数进行了分析,并对各循环进行了燃耗计算。结果表明,装载约30%MOX组件的堆芯可在百万千瓦功率下实现长周期换料。堆芯从初装载可安全过渡到平衡循环,各循环的重要物理参数均满足设计要求,说明设计的堆芯及燃料管理方案是安全可行的。     

一体化先进压水堆小型核电站堆芯燃料管理设计

采用SCIENCE核程序包进行装载方案的设计计算,确定了满足设计准则的各个过渡循环至平衡循环的堆芯.选择合理的平衡循环堆芯燃料的富集度、换料燃料组件数以及各循环的装载和换料方式,使平衡循环达到预定的2 a换料循环长度.堆芯采用低泄漏"内-外"式布置,旧燃料组件布置于堆芯外区.第一循环堆芯,高富集度的组件置于堆芯外区,低富集度的组件排列在堆芯内区.第二循环堆芯装入44个富集度为4.95%的新燃料组件,同时卸出44个旧燃料组件,旧燃料组件布置于堆芯外区.第三循环开始到反应堆寿期内的所有堆芯,都只使用含0、12和20根载钆燃料棒的燃料组件.各循环燃料组件最大卸料燃耗满足设计准则要求.     

重水堆钍铀燃料增殖循环方案研究

论文的目的是研究重水堆钍铀燃料增殖循环方案。基于前期设计的技术路线,以CANDU-6堆芯为参考堆芯,研究了钍基堆芯燃料管理策略,分析了中子学特性,并对乏燃料特性进行了评估,包括放射性毒性、衰变热和伽马射线。在此基础上,建立了钍铀燃料增殖循环方案,其在可持续性关键指标方面优于常规天然铀一次通过循环。     

AP1000核电厂灵活循环燃料管理策略研究及应用

我国核电装机容量逐年稳步扩增,核电厂参与电网调峰愈加频繁,固定的换料周期逐渐难以满足核电厂经济运行的需求。本文基于AP1000核电厂18个月堆芯装载方案,设计了±1个月和±2个月的灵活周期堆芯装载方案,完成方案的安全性限值与燃料经济性评价,开展完整的安全分析。结果表明,堆芯设计满足安全相关验收准则的要求,全面论证了灵活循环燃料管理策略的安全性和可行性。本研究为AP1000核电厂灵活循环周期运行提供了技术支撑,灵活循环周期运行即将在海阳核电厂中工程应用。     

岭澳核电站混合核燃料堆芯与提升燃料富集度项目的研究论证及实施

岭澳核电站与大亚湾核电站燃料的首循环相同,从第二循环开始,岭澳核电站的燃料管理模式怎样设计及怎样充分利用大亚湾核电站的成功经验是目前所面临的问题。在正常情况下,核电站第二循环在堆芯设计和运行方面本来就比较困难,能否将大亚湾核电站在第九循环实施18个月换料时更换新型AFA3G核燃料的经验提早在岭澳核电站第二循环实施,岭澳核电站第二循环是否更换燃料及更换什么样的燃料组件(带还是不带MSMG的AFA3G),这是必须解决的问题。如果在第二循环中使用与大亚湾核电站一样的AFA3G,则岭澳核电站第二循环造成混合堆芯,存在特殊安全分析和执照申请困难。此外,还介绍了如何系统、全面地考虑岭澳核电站燃料第二～第五循环的设计与优化问题。     

国产自主化燃料组件入堆辐照燃料管理策略研究

为完成中核集团具有自主知识产权的N36特征化组件、CF2和CF3燃料组件入堆辐照计划,实现不同燃料组件的辐照要求。研究了秦山第二核电厂2号机组第9循环到第12循环的燃料管理策略;综合考虑核电厂的经济性、安全性和辐照组件的考验要求,共完成5组燃料管理方案。最终的燃料管理方案在满足电厂安全经济运行的条件下,使得3种燃料组件已实现各自的辐照目标。     

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.     

采用TVS-2M组件的VVER堆芯燃料管理研究

使用KASKAD程序包,对田湾核电站从首循环开始使用TVS-2M组件展开研究,提出相应的燃料组件设计。以此为基础展开燃料管理研究,提出3个燃料管理方案(年换料方案和两个长周期换料方案)。对每个方案中堆芯的安全参数及其他重要参数进行分析,结果表明各种安全参数均满足设计要求。长周期的换料方案是从首循环就开始使用TVS-2M组件,并且只经过2个循环的过渡,寿期长度便达到了长周期的要求。长周期换料方案可提高电厂的年均能力因子,并在整个堆芯寿期内减少大修次数,因而每年节约30.8%的大修费用,因此电厂的经济效益得以提高。     

采用TVS-2M组件的VVER堆芯燃料管理研究

使用KASKAD程序包,对田湾核电站从首循环开始使用TVS-2M组件展开研究,提出相应的燃料组件设计。以此为基础展开燃料管理研究,提出3个燃料管理方案(年换料方案和两个长周期换料方案)。对每个方案中堆芯的安全参数及其他重要参数进行分析,结果表明各种安全参数均满足设计要求。长周期的换料方案是从首循环就开始使用TVS-2M组件,并且只经过2个循环的过渡,寿期长度便达到了长周期的要求。长周期换料方案可提高电厂的年均能力因子,并在整个堆芯寿期内减少大修次数,因而每年节约30.8%的大修费用,因此电厂的经济效益得以提高。     

大亚湾核电站第十循环堆芯换料设计

大亚湾核电站第十循环堆芯是自提高燃料组件富集度后实现18个月燃料循环的第二个循环堆芯。堆芯换料设计采用SCIENCE核程序包进行计算,辅以HADESⅡ处理程序,自动生成一维模型和综合法程序输入数据,并且自动生成换料设计报告。报告介绍了堆芯换料设计须提交给核电站的设计文件和所用的计算机软件,并对启动物理试验实测值与设计预计值进行了比较分析。     

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。     

大功率压水堆堆芯燃料管理设计

设计了一种大功率压水堆堆芯,对其中可燃毒物装载方案、平衡循环布置、首循环装料及过渡循环方案进行了研究。采用特征统计算法CSA燃料管理优化程序,快速高效地搜索堆芯装载和可燃毒物配置优化方案。采用堆芯核设计程序CPACT进行全堆计算,结果真实可靠。分别设计了18个月和24个月换料两种方案,计算结果表明,在满足堆芯燃料管理所有限值要求的前提下,两种方案均从第4循环开始进入平衡循环。     

秦山第二核电厂燃料管理策略改进的经济性分析

秦山第二核电厂经过几个燃料循环后,为了提高经济性,准备改进燃料管理策略.因此在燃料管理策略改进前,应先进行经济性评估.从经济性角度,比较了年度1/4换料与18个月换料这两种燃料管理策略的优劣.     

田湾核电站18个月换料燃料管理策略

为实现田湾核电站1、2号机组长周期换料项目,制定了过渡到18个月换料的燃料管理策略。参考俄罗斯核电站管理经验,长周期换料项目需采用TVS-2M新型燃料组件。在正式向长周期燃料循环过渡前通过TVS-2M先导组件运行验证了混合堆芯相容性。TVS-2M组件入堆替换AFA组件将分成两个阶段,即前两个过渡循环装入带有包覆层的TVS-2M组件,后继循环装入不带包覆层的TVS-2M组件。田湾核电站两台机组经历4个过渡循环,逐步延长运行时间,最终达到480 EFPD的循环长度。过渡循环和平衡循环均采用部分低泄漏堆芯装载,降低了对反应堆压力容器的中子辐照。田湾核电站18个月换料燃料管理策略提高了机组能力因子和经济性并具有灵活的循环长度。     

中广核CPR1000核岛堆芯概念设计和安全裕度评估初探

CPR1000压水堆核电站是中广核集团20多年来经过渐进式改进和自主创新形成的中国改进压水堆核电站。CPR1000的参考设计是岭澳II期核电站加改进设计。在未来的10～15年内,CPR1000将是中广核集团主要建设的核电站类型之一。CPR1000的初始堆芯设计采用什么样的装料方式和燃料循环方式是必须首先解决和确定的重要设计前提,这是整个核岛设计、安全分析核执照申请的核心和基础。基于大亚湾核电站和岭澳核电站多年的燃料管理经验和运行经验以及国外类似核电站运行和设计经验,并且综合考虑了初始堆芯的特点和难点,以及不同堆芯设计和燃料管理策略的特点,对CPR1000的初始堆芯进行了设计。通过初步研究,本文提出了CPR1000初始堆芯采用的燃料组件类型,分析CPR1000采用从首循环开始进行18个月换料过渡的堆芯设计技术方案,并对CPR1000首循环实施18换料进行了堆芯设计安全裕度初步分析与评估。     

田湾核电站1号机组第6循环堆芯装载策略及验证

田湾核电站1号机组第5次换料大修期间,根据燃料组件检查结果,开展了紧急换料设计。1号机组第6循环堆芯装载策略具有不同于正常换料的特点,例如燃料装载不对称、部分辐照过的燃料组件移动到对称象限、堆芯功率分布不对称等。另外,堆芯装载策略考虑了TVS-2M先导燃料组件的位置要求。经第6循环寿期初物理试验和堆内测量系统验证,堆芯装载方案设计结果满足各项测量准则要求,且堆芯运行参数符合设计预期。     

30万千瓦核电厂提升功率下的18个月换料燃料管理研究及经济性分析

鉴于近年来提升功率在大量现役核电厂中的成功应用,以及长周期、高燃耗、低泄漏的堆芯燃料管理技术所带来的更高的燃料利用率,本文对现役30万千瓦核电厂基于提升功率下开展了长周期、高燃耗、低泄漏的堆芯燃料管理方案研究.本文初步设计的燃料管理策略在满足有关的设计准则和要求基础上,可满足堆芯额定热功率为1250 MW的18个月长周期的堆芯燃料管理目标.与现行的堆芯燃料管理方案相比,可使核电厂在提升功率的同时进一步提高燃料利用率,经济性得到显著提高.本研究作为一项技术支持和技术储备,对30万千瓦级核电厂的功率提升和燃料管理方案优化具有较强的指导意义.