分级方法在核燃料循环设施安全要求中的应用及相关标准浅析

核燃料循环设施类型多样,分级方法在核燃料循环设施中有较广的应用,标准在指导如何分级中发挥了重要作用。文章以IAEA安全标准第SSR-4《核燃料循环设施安全要求》的要求为参考,结合我国核燃料循环设施的安全相关标准要求,简要分析了分级方法在核燃料循环设施分类、物项安全分级、纵深防御等方面的应用,并提出了分级方法相关标准的建议。     

核燃料循环设施火灾风险分析方法的探讨

火灾是影响核燃料循环设施安全运行的主要危险因素,可使放射性物质的包容屏障失效,导致放射性物质泄漏扩散,对人员、公众和环境造成危害。本文主要参考了美国核管理委员会及国际原子能机构发布的相关文件,对目前广泛采用的核燃料循环设施火灾风险分析方法及思路进行梳理,并对其应用前景进行分析;结合核燃料循环设施火灾风险特点,针对不同的核燃料循环设施,为高效地开展火灾风险分析提出建议措施。     

核燃料循环设施运行阶段的安全要求

核燃料循环设施核安全性问题与核临界、辐射、化学毒性、火灾和爆炸相关.核燃料循环设施与核电站相比,其运行人员的操作活动更为频繁、操作内容多变,操作人员对设备、系统、设施和个人的安全性的影响比核电站大得多,因此加强核燃料循环设施中与人相关的安全管理十分重要.运行阶段的安全管理就是围绕着管理人员和操作人员进行的.     

核燃料循环设施事故分析方法探讨

为推动我国核燃料循环设施的事故分析方法不断发展完善,对国内外核燃料循环设施事故分析方法的应用现状进行了研究和比较,对不同事故分析方法进行了对比和分析,并结合我国工程实践对事故分析方法的发展提出了建议。研究表明,国外核燃料循环设施事故分析已逐渐使用概率风险评价方法,由此,我国核燃料循环设施领域逐渐引入概率风险评价方法可能成为事故分析的发展方向。ISA(综合安全分析)方法既参照确定论方法进行了单个(类)事件序列的情景假设和后果分析,又参照概率论方法进行了事件序列的概率估算,具有较好的适用性和可操作性,因此,我国核燃料循环设施领域可优先采用融合了确定论和概率论两种方法特点的ISA方法。     

我国核燃料循环设施应对自然灾害采用标准现状分析及建议

自然灾害威胁核设施的安全,随着我国核燃料循环工程建设的迅速发展,探讨分析我国核燃料循环设施在设计、选址方面采用标准现状及存在的问题,制定相应的标准、规范以保证这些设施能够抵御自然灾害。     

核燃料循环设施抗震设防要求的探讨

简述了国内外核燃料循环设施抗震设防相关标准规范要求,以设施存在的潜在风险作为确定抗震设防要求的出发点,在充分考虑核燃料循环设施特点的基础上,探讨了抗震设防的主要考虑因素。结合我国核设施抗震设防实践,提出了典型核燃料循环设施的抗震设防要求建议,并与国外相应抗震设防要求进行对比,旨在形成统一的、较为明确的抗震设防尺度,供核燃料循环设施设计和审评时参考。     

综合安全评价方法在贫化UF_6转化设施环境风险评价中的应用

美国核管会(NRC)要求其核燃料循环设施在申请许可时,必须使用综合安全评价(ISA)方法对设施的潜在风险进行评价,进而提高设施的安全性。目前,我国尚未开展核燃料循环设施的风险评价,通过借鉴ISA评价方法,结合我国的相关监管要求,针对贫化六氟化铀(DUF6)转化设施开展风险评价,分析其风险可接受性,并提出相应的防范措施,为今后在我国建设DUF6转化设施提供技术支持,同时,也为我国核燃料循环设施采用ISA方法开展风险评价提供借鉴。     

典型泵类失效数据对核燃料循环前端设施的适用性研究

为推动我国在核燃料循环前端设施领域的概率安全评价工作,有必要开展前端设施共有的通用泵类设备的失效频率研究。本文以美国核电领域、美国化工领域和我国核电领域的泵类设备失效频率为参考,通过对不同类型泵的失效模式和失效频率进行比较和分析,提出了我国核燃料循环前端设施泵类设备失效频率的取值建议。研究结果表明,从保守计算角度出发,泵类设备失效频率优先采用美国《工艺设备可靠性数据参考》相应数据;如果我国核燃料循环前端设施安全重要级别的泵类设备的设计规范、加工制造厂商及运行环境与我国核电泵类设备类似,泵类设备失效频率可考虑采用我国《中国核电厂设备可靠性数据报告(2015版)》相应数据;有必要在我国核燃料循环前端设施尽早启动泵类设备失效原始数据的采样和统计工作,以获得适合我国工程实践的泵类设备失效频率及其置信区间。     

对美国燃料循环设施抵御自然灾害标准的分析与思考

自然灾害威胁核设施的安全,福岛核事故的教训表明,核设施在选址、设计、建造中要进一步考虑自然灾害引发的外部事件对设施安全的影响.文章在对美国能源部关于燃料循环设施抵御自然灾害标准分析理解的基础上,提出制订我国核燃料循环设施抵御自然灾害标准的建议,以保证这些设施的安全.     

研究堆运行许可证有效期延续申请审查策略

生态环境部第8号令《核动力厂、研究堆和核燃料循环设施安全许可程序规定》对核动力厂、研究堆和核燃料循环设施运行许可证件延续事项作出了新的规定。为推动我国研究堆老化管理标准体系建立,分析了我国研究堆延寿审查策略发展历程,结合高通量工程试验堆等研究堆运行许可证有效期延续申请审查工作中的几个关键问题,提出了以定期安全审查为主、重点依据老化管理并兼顾技术规格书审查及差异性审查的审查策略,研究成果为我国研究堆老化管理法规标准的建立提供了实践经验及理论指导依据。      

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。     

The safety of Modular High Temperature Gas-Cooled Reactors

Modular High Temperature Gas-Cooled Reactors (MHTGRs) have an unprecedented degree of safety due primarily to coated-particle fuel retaining radiologically-significant nuclides within the fuel coatings. The practical ability of coated fuel particles to quantitatively retain important fission products up to 1600–1700°C has been demonstrated in the Federal Republic of Germany (FRG), and the United States (USA) is proceeding with similar demonstrations. The USA program has placed emphasis on development of fuel performance models, using experimental data for that development. The mathematical models predict high retention of fission products for reference-quality MHTGR fuel, and the predictions are supported by the FRG experimental data. The performance of USA fabricated fuel has not been as high as expected, and additional development is needed. Specific safety analyses and results obtained from various “bounding” type accidents based on reference-quality fuel support the claimed high degree of inherent safety of MHTGRs.     

A BWR fuel assembly design for efficient use of plutonium in thorium–plutonium fuel

The objective of this study is to develop an optimized BWR fuel assembly design for thorium–plutonium fuel. In this work, the optimization goal is to maximize the amount of energy that can be extracted from a certain amount of plutonium, while maintaining acceptable values of the neutronic safety parameters such as reactivity coefficients, shutdown margins and power distribution. The factors having the most significant influence on the neutronic properties are the hydrogen-to-heavy-metal ratio, the distribution of the moderator within the fuel assembly, the initial plutonium fraction in the fuel and the radial distribution of the plutonium in the fuel assembly. The study begins with an investigation of how these factors affect the plutonium requirements and the safety parameters. The gathered knowledge is then used to develop and evaluate a fuel assembly design. The main characteristics of this fuel design are improved Pu efficiency, very high fractional Pu burning and neutronic safety parameters compliant with current demands on UOX fuel.     

秦山二期核电站环形燃料堆芯卡轴及弹棒事故分析

环形燃料是一种采用双层包壳和环形芯块内外冷却的新型压水堆燃料,与传统棒状燃料相比,双包壳结构有效增加了燃料传热面积和减薄了芯块厚度,使其在事故工况下具有更好的安全性能。以秦山二期核电站作为参考电站,建立了装载环形燃料的核电站计算模型,研究在卡轴事故和弹棒事故下采用环形燃料的核电站的响应,并与相应工况下棒状燃料堆芯的计算结果比较。结果表明,与棒状燃料相比,核电站在采用环形燃料后安全裕度有明显的提高。     

Experimental Study of Differences in DNB Heat Flux between Upflow and Downflow in Vertical Rectangular Channel

Experiments were carried out on DNB (Departure from Nucleate Boiling) heat flux for both upflow and downflow in a rectangular vertical channel simulating a subchannel in the fuel element of the research reactor JRR-3, which is scheduled to be upgraded at 20MWt with 20% low enriched uranium (LEU) fuel. The experiments were carried out for the conditions of pressure and velocity which are important for the safety design of the JRR-3. With the investigation of the data of the present experiment along with already existing data for both rectangular channels and other channels, a scheme of DNB heat flux correlations was obtained for upflow and downflow. With the all available data, the errors of the correlations adopted in this scheme were so evaluated as to utilize these results in the safety analysis of the JRR-3. This scheme includes a new correlation of DNB heat flux for upflow and the identification of a region of high coolant flow rate where no remarkable differences in the DNB heat flux are observed between upflow and downflow. This scheme is considered to be applicable not only to the rectangular channels of the JRR-3 but also to other channels.     

Criticality safety of the ET-RR-1 new spent fuel storage pool

A new ET-RR-1 spent fuel storage pool is now under construction on the reactor site at Inshass. In addition, the pool is designed to accommodate spent fuel of MTR type as well. Criticality safety of this pool for the different fuel types has been evaluated as a function of U²³⁵ loading. The effect of fuel element separation (rows and columns) on the eigenvalue has been studied. As a conservative assumption, the pool is assumed to be filled with fresh fuel. The eigenvalue considering a realistic degree of fuel burn-up was determined in order to determine the safety margin. The calculations have been carried out using the code packages of the National Center for Nuclear Safety and Radiation Control.     

Cermet fuel in a light water reactor: a possible way to improve safety. Part I. Fabrication and characterization

The concept of cermet (ceramic-metallic) fuel for LWRs is considered. Cermet fuel utilization allows one to reduce the fuel operating temperature and to increase reactor safety under DBAs (Design Basis Accident). A general consideration of the cermet fuel application as well as design features and fabrication techniques of cermet fuel pins are presented in the paper.     

压水堆核电厂乏燃料组件源项计算分析

核燃料贮存、运输以及后处理过程中的安全是构成核与辐射安全的重要内容,为保证安全性,提高运输经济性,减小后处理厂对环境的排放,须获得乏燃料组件的包络源项,因此,采用ORIGEN-ARP程序分析组件运行历史、初始富集度、燃耗深度等参数对源项的影响。运行历史在卸料初期对源项略有影响,可采用合适的保守因子予以包络,在冷却一定时间后,其影响可忽略不计;初始富集度、燃耗深度均不同的组件须经对比计算以获得包络源项。计算表明：在目前核电厂乏燃料组件中,²³⁵U初始富集度为4.45%、燃耗深度为55 GW•d/tU的AFA-3G型组件源项是包络的,可作为乏燃料水池、运输容器设计,以及后处理厂排放源项分析的初始源项。     

中国先进研究堆新燃料组件运输的临界安全分析

在新燃料组件运输过程中,临界安全是重点。使用MCNP程序对中国先进研究堆新燃料组件的运输进行临界安全计算分析,通过选取最不利临界安全的次临界限值、组件模型参数、事故工况来保证计算结果的保守性。结果表明,运输货包的临界安全指数可确定为0。该结果可为中国先进研究堆（CARR）的新燃料组件运输容器的研发提供参考依据。