水冷反应堆燃料元件的在役检测和处理

水冷反应堆包括轻水堆和重水堆，轻水堆分为压水堆和沸水堆；重水堆分为加压重水堆和加拿大的氘铀堆。国际上把它们归为一类进行研究。本文涉及的破损燃料元件的在役检测和处理包括：反应堆运行时的检测；换料时或换料后的检测；在燃料组件内鉴别破损的燃料棒；燃料组件的监测、拆卸和修复；破损燃料棒拆出后的检测，破损定位与修补。     

水堆燃料元件的破损监测、定位和处理

本文简介反应堆破损燃料元件的监测、定位和处理；反应堆运行时的监测与定位；换料时或换料后的监测；在燃料组件内鉴别破损的燃料棒；破损燃料棒拆出后的监测与定位；燃料组件的监测、拆卸和修复等方面在国际上的研究开发现状。     

回堆考验元件裂变气体测量分析

反应堆燃料元件的裂变气体释放率测量是辐照后检验的一项重要内容,它对于评价燃料元件的性能起着重要作用.回堆考验组件采用3×3-2再组装小组件方式,由一期考验的3根老棒、4根新棒和2根控制棒导向管组成.3×3-2小组件在中国原子能科学研究院重水研究堆辐照到燃耗(以金属铀计,全文同)30.9 GW*d/t(老棒)时,堆内出现破损信号.随后将其运至热室,非破坏性检验未发现元件棒破损.为此,采用激光刺孔方法将7根元件棒刺穿,测量元件棒气腔内压和裂变气体释放率.结果表明,元件棒内压均不低于再回堆考验前的压力值,从而进一步证实元件棒未发生破损,与一期考验元件相比,回堆后的燃料棒裂变气体释放率无明显增加.     

秦山三期CANDU重水堆燃料的设计与性能

分别从设计特点，堆内外试验验证和堆内运行经验等方面阐述了ＣＡＮＤＵ重水堆燃料具有高的性能的原因。为实现不停堆换料能力，ＣＡＮＤＵ－６采用了独特的燃料设计，１９８５－１９９６年１０年内，在５６５０００组３７根棒的卸料组件中，其破损率已由从前的０．１％降至０．０４％，相应的单根燃料破损率在２３＊１０＾－５以下。     

压水堆燃料棒堆内瞬态试验技术研究

燃料棒堆内瞬态试验是高性能燃料组件研究的重要课题之一。试验的最终目的是确定国产压水堆燃料棒在不同燃耗下运行的破坏阈值,研究其破坏机理,为国产高性能燃料组件的设计积累数据。 瞬态试验的堆内试验于2001年5月在中国原子能科学研究院重水研究堆上进行。试验装置位于反应堆的中央孔道,燃料棒的释热由堆内试验回路带出。试验中燃料棒的功率跃增是通过移动固体中子吸收体实现的,即反应堆在稳定运行时,利用移动固体中子吸收体调节反应堆局部功率的方式,使燃料棒的辐照功率由低功率跃增到高功率。为获取功率测量数据并验证试验的可重     

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。     

压水堆核电厂燃料元件破损诊断方法

在核电厂运行管理中, 如果在停堆前知道燃料棒的性能和状态,采用合适的燃料检测管理策略,可减少反应堆的停运时间.本文以燃料元件破损后裂变产物向冷却剂释放的理论为基础,开发了一种通过分析反应堆冷却剂中裂变产物放射性活度估算破损燃料元件的数量、破损尺寸和位置的方法.用大亚湾核电站1号机组第2循环的运行跟踪数据对U1C2燃料组件进行了破损诊断.结果表明,诊断结果与停堆后的实测结果基本吻合.     

反应堆燃料组件破损检查装置

反应堆在运行中发现冷却剂中的放射性水平增高,在确信燃料棒有破损的情况下,就要停堆,找出破损组件。进而找出破损单棒。然后,或是通过调换破损单棒,使破损组件修复继续参加运行,或是将破损组件另行存放,不再运行。为了积累燃料组件破损检查装置的设计经验,同时为了检查一批存放已久的考验燃料组件,以对燃辩组件的质量做出评价,我们设计安装了燃料组件破损检查装置。并进行了校核模拟试验和正式的检查。     

先进重水反应堆综述

重水反应堆是一种重要的堆型。重水堆要占领更大的市场，将面临三个挑战，即降低成本、提高安全性和可持续发展。根据铀富集度的不同和燃料管理战略．燃料运行周期从60天到180天将轻水堆(LWR)乏燃料元件用于重水反应堆，是实现铀资源最佳利用的范例，而且混合氧化物(MOX)燃料也将引入重水反应堆。本文介绍了印度的先进重水堆，该堆率先采用了钍燃料；俄罗斯联邦正在开发高度安全的气冷重水慢化堆；加拿大在基于CANDU6成熟经验的基础上，开发出下一代重水堆Ng CANDU，功率为65MWe。在经济性和固有安全性和操作性能方面均有大的改进。     

采用哑棒修复燃料组件的核特性分析方法及其工程应用

在核电厂正常运行过程中,由于一回路杂物的存在或燃料操作失误,出现了少量燃料棒损伤的情况,通过采用哑棒替换损伤燃料棒可修复损伤燃料组件并回堆使用,可避免降低核电厂运行经济性。本文通过模拟采用不锈钢和锆合金哑棒替换破损燃料棒对燃料组件进行修复,分析修复后燃料组件中子学特性及修复燃料组件对堆芯运行核特性参数的影响机理,评估采用哑棒修复燃料组件并回堆使用对堆芯运行安全的影响,对采用哑棒修复燃料组件建立了完整的核设计分析方法和流程。该方法对采用哑棒修复燃料组件的核设计分析具有广泛的适用性,对采用修复燃料组件的堆芯换料设计具有实际的指导意义。该分析方法和流程的建立在国内反应堆物理分析领域尚属首次,目前该技术已应用于恰希玛一期核电厂堆芯换料设计的工程实践。     

An empirical model of the effects of pellet cracking on the thermal conductivity of UO2 light water reactor fuel

Light water reactor fuel pellet cracking and pellet fragment relocation into the pellet-to-cladding gap during normal operation alters both the fuel thermal conductivity and the thermal resistance of the gap. Uranium dioxide fuel pellet thermal conductivity data from a series of tests being conducted in the Power Burst Facility to evaluate the thermal performance of LWR design fuel are presented. These data indicate that the effective thermal conductivity of a cracked and relocated light water reactor fuel pellet is strongly influenced by the closing or opening of the cracks as the rod power is increased or decreased and is dependent on the initial pellet and cladding dimensions. An empirical correlation is introduced which provides a means for calculating the effective thermal conductivity of cracked and relocated fuel within helium bonded fuel rods. The method also provides a means for estimating the relocated hot pellet-to-cladding gap width as a function of rod power.     

International Solvent Extraction Conference ISEC ′90

The supercritical-water-cooled power reactor (SCPR) is expected to reduce power costs compared with those of current LWRs because of its high thermal efficiency and simple reactor system. The high thermal efficiency is obtained by supercritical pressure water cooling. The fuel cladding surface temperature increases locally due to a synergistic effect from the increased coolant temperature, the expanded flow deflection due to coolant density change and the decreased heat transfer coefficient, if the coolant flow distribution is non-uniform in the fuel assembly. Therefore, the SCPR fuel assembly is designed using a subchannel analysis code based on the SILFEED code for BWRs.

The SCPR fuel assembly has many square-shaped water rods. The fuel rods are arranged around these water rods. The fuel rod pitch and diameter are 11.2 mm and 10.2 mm, respectively. Since coolant flow distribution in the fuel assembly strongly depends on the gap width between the fuel rod and the water rod, the proper gap width is examined. Subchannel analysis shows that the coolant flow distribution becomes uniform when the gap width is 1.0 mm. The maximum fuel cladding surface temperature is lower than 600°C and the temperature margin of the fuel cladding is increased in the design.     

研究试验堆用于同位素生产的物理分析

本文对研究试验堆开展同位素生产进行了物理分析。分析了控制棒提棒顺序对同位素产量的影响,提出了提棒因子的概念。依据点堆模型和反应性-燃耗线性公式,得到了同位素的转换比和产量公式。最后根据这些公式,分析了高通量工程试验堆(HFETR)在高浓铀和低浓铀堆芯装载下,堆芯炉的运行寿期、燃料元件装载数量、燃料元件初始平均燃耗和堆芯功率对同位素转换比和产量的影响。结果显示,从小到大提棒、增加堆芯燃料组件盒数和功率水平均会增加堆芯同位素产量,而全年运行段数（运行段间检修时间不变）和堆芯平均初始燃耗增加则起到相反的作用。这些结果已经用于指导反应堆的堆芯装载设计。     

破损燃料组件修复后的物理特性分析

破损燃料组件修复后再次入堆使用是必须进行安全评估,以确保核安全。本文以采用AFA3G燃料组件的CPR1000机组为研究对象,对装入反应堆后的正常燃料组件和修复燃料组件的核物理和功率分布进行分析评估。结果表明:燃料组件内更换一根燃料棒对燃料组件反应性的影响很小,该影响可以忽略。更换不锈钢棒的数量越大,燃料组件反应性变化幅度越大。随着燃耗的加深,燃料组件反应性变化幅度也增大。修复的燃料组件虽然在换棒位置局部区域发生功率畸变,相对功率略微的升高,但离换棒位置较远的燃料棒的相对功率没有变化,换棒不会导致组件内功率峰发生象限的偏移。     

Fuel assembly design study for a reactor with supercritical water

The European concept of the High Performance Light Water Reactor (HPLWR) differs from current light water reactors in a higher system pressure beyond the critical point of water, as well as a higher heat-up of the coolant within the core and thus higher core outlet temperatures, leading to a significant increase in turbine power and thermal efficiency of the power plant. The motivation to develop a novel fuel assembly for the HPLWR is caused by the high variation of coolant density in the core by more than a factor of seven. A systematic design study shows that a square fuel assembly with two rows of fuel rods and a central moderator box is best to minimize the structural material, to optimize the moderator to fuel ratio and to reduce differences of fuel rod power. Using neutronic and thermal-hydraulic analyses, a detailed mechanical design of a fuel assembly of the HPLWR has been worked out. Moreover, concepts for the head piece, the foot piece, the steam plenum and the lower mixing plenum, including the lower core plate, have been developed to account for the individual flow paths of this reactor. These allow a leak-tight counter current flow of moderator water and coolant as well as uniform mixing of different mass flows. The assembly design concept can be used as a general key component for any advanced core design of this reactor.     

超临界压水堆改进型控制棒组件落棒过程计算分析研究

为验证超临界压水堆改进型控制棒组件能否实现预期水力缓冲功能,采用计算流体力学分析软件Fluent、基于6自由度（6DOF）模型的铺层法动网格技术,对其落棒过程进行研究,分析了控制棒组件落棒时间和落棒末速度。结果表明:相比改进前的设计,改进型控制棒组件落棒时间虽有所增大,但仍然能满足安全要求;落棒末速度大幅下降,落棒冲击力降低,从而能够保证控制棒组件及燃料组件的结构完整性。改进型控制棒组件的设计能够实现预期的水力缓冲功能,可用于超临界压水堆堆芯设计。      

秦山第二核电厂燃料组件运行经验

本文介绍秦山第二核电厂（QSⅡ）使用的AFA2G／AFA3G17×17型燃料组件的制造质量控制、换料大修燃料管理、已辐照燃料组件检查、运行燃料组件完整性跟踪、乏燃料贮存等燃料组件运行经验。秦山第二核电厂通过一系列严格的燃料管理和遵循运行技术规格书运行燃料组件，到目前为止，已经入堆运行的600组燃料组件没有一组发生破损，一直保持“零破损堆芯”的良好业绩。     

The effect of temperature and control rod position on the spatial neutron flux distribution in the Syrian miniature neutron source reactor

The effect on the spatial neutron flux distribution for both of water and fuel temperature increase as well as the change in the control rod position are presented in the Syrian miniature neutron source reactor (MNSR). The cross-sections of all the reactor components at different temperatures are generated using the WIMSD4 code. These group constants are used then in the CITATION code to calculate the spatial neutron flux distribution at different water and fuel temperatures and different control rod positions using four energy groups. This work shows that the increase in water and fuel temperatures during the reactor daily operating time does not affect the spatial neutron flux distribution in the reactor. The change in the control rod position does not affect as well the spatial neutron flux distribution in the reactor except in the region around the control rod position.     

换料期间发生燃料组件破损时的辐射剂量估算、相关系统控制要求和防护方案

在压水堆核电站换料的过程中存在燃料棒破损的可能.而一旦破损,燃料棒中所包容的高辐射水平裂变气体将可能导致反应堆厂房出现较高的空气污染和外照射剂量率,使相关工作人员受到较大剂量的内、外照射.本文对燃料破损可能导致的气载放射性浓度、场所内、外照射剂量率进行了估算,同时对通风系统的净化方式、净化时间进行了评估.