压水堆核电厂燃料管理工作及规程

压水堆核电厂的燃料管理工作包括核燃料采购及乏燃料处置；堆外燃料管理；堆内燃料管理；堆芯管理及燃料性能跟踪。为了保证燃料管理工作的质量及效率，核电厂应建立一套完整有效的燃料管理规程。规程分为四个层次：主规程；管理规程；执行规程及技术规程。本文简要介绍压水堆核电厂燃料管理的工作内容及规程结构，供有关方面参考。     

压水堆堆芯燃料管理计算软件包GLORY的研制

在国外较低版本的组件参数计算程序基础上,通过研制基于截面表插值方式的组件参数重建程序,以及现代粗网节块法结合精细功率重构的三维堆芯计算程序,再配以堆芯轴向一维细网格计算程序和用户界面,开发形成了可供压水堆堆芯燃料管理计算的软件包——GLORY。主要介绍了该软件包的有关理论模型及在秦山一期的整体应用情况,有关该软件包的详细工程验证将另文介绍。     

压水堆燃料组件研发中的力学问题

燃料组件弯曲变形可能导致装卸料困难、控制棒不能完全下插;燃料组件间的微动磨蚀可能会造成元件棒破损和核燃料泄漏,这些都直接影响核电厂的安全运行和经济性。针对压水堆燃料组件研发中的组件弯曲变形、组件微动磨蚀、组件结构完整性分析等几类典型力学问题的关键因素和解决办法进行了综述和展望。     

三维六角形组件压水堆堆芯燃料管理计算及程序系统研究

介绍所研制的WWER型压水堆堆芯燃料管理计算程序系统TPFAP-H／CSIM-H，六角形组件均匀化计算程序TPFAP-H是在压水堆正方形组件程序TPFAP的基础上，采用穿透概率法与响应矩阵方法相结合计算六角形组件内中子能谱分布，并考虑六角形栅元特点改造开发而成的CSIM-H是以先进六角形节块扩散程序为基础．参照SIMULATE程序功能而研制的物理-热工水力耦合的三维六角形节块PWR堆芯燃料管理程序两者通过接口程序LINK连接起来，可以考虑燃耗，功率、慢化剂密度变化．控制棒、氙等参数的多种反馈效应对IAEA的WWER-1000型Kalinin核电厂基准问题的校算的结果表明，临界硼浓度、功率和燃耗分布等结果与国际各研究机构的结果吻合良好，偏差均在工程要求之内。     

ORIENT1.0软件系统的确认

ORIENT1.0软件是最新开发的压水堆堆芯物理分析与燃料管理的软件系统。本文介绍ORIENT1.0系统的程序确认情况。确认工作采用国内运行的3种堆型的运行测量数据进行,共计59个运行循环。比较的工况不仅包括零功率、低功率物理实验,还包括正常功率运行时的测量数据。确认结果表明,ORIENT1.0软件系统及系统所采用的中子学计算模型针对不同堆型均可给出满足工程精度要求的计算结果,其性能全面达到实际工程应用的要求。     

基于Bamboo-C软件的压水堆10B丰度计算方法研究

在压水堆功率运行过程中,由于燃耗效应和硼化效应的原因,一回路硼酸溶液中10B的丰度会随时间不断地发生变化,而核电厂又无法提供10B丰度的实时测量值,从而导致核设计程序对临界硼浓度的计算值在循环中期低于实测值。因此,为了降低堆芯一回路临界硼浓度计算值与实测值之间的偏差,本文基于西安交通大学核工程计算物理实验室（NECP）自主研发的Bamboo-C软件给出了10B丰度的计算方法,该方法能够同时考虑燃耗效应和硼化效应对临界硼浓度的影响。采用本文10B丰度计算方法,对福清核电厂M310机组功率运行历史进行跟踪模拟,并且将一回路临界硼浓度和10B丰度的计算值与实测值进行对比验证。验证结果表明,本文10B丰度计算方法能够改善堆芯临界硼浓度的数值计算结果,具备工业应用的条件。      

压水堆燃料组件设计准则

本文提出了压水堆核电厂燃料组件的设计准则并给予简要说明,以便对我国燃料组件设计准则的制订工作提供参考和讨论。     

压水堆燃料标准体系研究

文章对美国和法国的核燃料标准体系进行了介绍,重点对我国压水堆燃料标准体系及其包含的主要法规标准进行了梳理和综述,并建议短期参照美国标准补充与锆材相关以及安全相关的标准,以适应我国目前的发展需要和完善我国的核燃料标准体系,从长期来看应将我国与压水堆燃料设计和制造有关的标准整合成如RCC-C形式的综合性标准,以彻底解决压水堆燃料的标准问题。     

压水堆燃料组件弯曲变形机理及规避措施

燃料组件弯曲过大可带来装卸料困难、控制棒不能完全下插、燃料组件破损、象限功率倾斜等问题,避免燃料组件弯曲过大对压水堆核电站的安全运行有重要的意义.本文介绍了燃料组件弯曲的现象及影响,归纳分析了燃料组件弯曲的影响因素、机理及规避措施.     

Non LOCA-三维物理GINKGO/COCO?耦合程序的开发与验证

针对更为精细和准确的堆芯建模与热工水力分析需求,基于自主研发的Non LOCA热工水力分析程序GINKGO和三维物理程序COCO,采用动态链接库（DLL）技术开发了GINKGO/COCO耦合程序;介绍了耦合程序的开发原理和实现方式,并采用经济合作与发展组织（OECD）主蒸汽管道破裂事故（MSLB）国际基准题对其进行了验证。结果表明,GINKGO/COCO耦合程序的计算结果与OECD MSLB国际基准题的结果较为吻合。因此,GINKGO/COCO耦合程序具有良好的计算能力和可靠性。      

三维物理-热工耦合系统RECON的开发与验证

基于RELAP5、COBRA-Ⅳ和NLSANMT程序,采用并行耦合模式与并行虚拟机技术,开发了三维物理-热工耦合系统RECON,其耦合形式灵活,可根据分析需要选择用于耦合的程序。利用系列基准题进行了验证,特别是针对MSLB基准题的计算,与国际上众多耦合程序相比,RECON具有较好的计算精度,可用于反应性引入事故分析     

RIA基准题验证堆芯三维物理-热工耦合程序

以COBRA-Ⅳ和NLSANMT程序为基础,开发了堆芯三维物理-热工耦合程序C4/NK。针对两个典型的反应性引入事故（RIA）,即NEACRP弹棒基准题和提棒基准题,分别进行了验证计算。与参考值和其他程序的计算结果相比,C4/NK耦合程序具有较好的精度,能正确模拟瞬态过程中的物理-热工反馈现象。     

自主化堆芯核设计软件COCO验证与确认

COCO软件是中国广核集团自主研发的三维堆芯核设计软件,在投入工程应用之前,需对软件进行验证与确认。借助已有的国际基准题,对软件的各模块进行验证,保证模型的正确性。借助中国广核集团岭澳、宁德、红沿河等基地大量的运行数据,并耦合上游组件截面计算软件PINE和下游通量图处理软件MAPLE进行计算分析。验证与确认结果表明,COCO软件具有良好的计算精度。     

先进中子学栅格程序KYLIN-2中特征线方法模块的开发与验证

针对先进核反应堆中结构复杂的燃料组件,基于特征线中子输运计算方法,在先进栅格计算程序KYLIN-2中开发能够满足各类燃料组件中子学数值模拟的输运计算模块。分别利用循环射线布置和射线反向延长追踪技术处理特定和任意边界条件问题,同时采用广义粗网格有限差分加速方法(GCMFD)来加速中子输运求解流程。数值结果表明,开发的特征线方法模块具有较高的计算精度,满足未来工程使用的需求。     

基于先进节块法的六边形三维中子物理程序的开发与验证

六边形燃料组件在液态金属冷却快堆尤其是钠冷快堆中被广泛应用,针对这类堆型的设计与安全分析需要对堆芯中子通量与中子流进行三维全堆芯耦合计算。经过多年发展,目前已有多种解析节块法、积分节块法、节块展开法等先进节块法能在笛卡尔坐标系下较为精确求解多维中子扩散方程。本文通过径向半解析节块法耦合轴向高阶节块展开法的综合节块方法开发了反应堆三维中子物理计算软件SA HNHEX,并对VVER 440二维、三维基准题进行建模与仿真计算。计算结果与参考值符合较好,初步验证了使用该方法进行反应堆堆芯中子扩散计算的正确性。     

LOCA水力载荷分析软件HLPS的开发与验证

为分析核电厂反应堆一回路系统发生假想断裂时冷却剂从破口喷放以及卸压波在一回路系统中传播引起的水力载荷特性,采用C++程序开发语言,自主研发了压水堆一回路冷却剂丧失事故（LOCA）水力载荷计算软件HLPS。以M310反应堆冷却剂系统为对象,将HLPS软件计算结果与工程数据进行对比验证,结果表明:HLPS软件的计算结果与工程数据符合良好,载荷力峰值基本包络工程数据;同时HLPS软件采取隐式求解以及更高的收敛标准,计算结果更加准确,可用于一回路系统LOCA分析。      

基于CFD程序的物理热工耦合计算不确定性分析

基于计算流体力学（CFD）程序FLUENT的用户自定义函数（UDF）,耦合中子动力学计算模型、燃料棒热传导计算模型、不确定性分析程序SIMLAB,开发了物理热工耦合计算不确定性分析平台CFD/PFS,并开展了小型自然循环铅基快堆SNCLFR-10的无保护超功率（UTOP）事故的不确定性量化,最后对计算结果进行不确定性分析和敏感性分析。研究表明,CFD/PFS平台的物理热工耦合计算具有良好的可靠性、精确性;总反应性峰值、功率峰值等瞬态安全参数的名义值均处于95/95双侧容忍限值内,且名义值与限值相对偏差小于3.95%;燃料多普勒系数是主要不确定性来源,对反应堆安全影响最大。     

摇摆条件下热工水力程序的研制与验证

在RELAP5/MOD3.3程序的基础上,通过添加计算摇摆因素的模块和引入新的流动传热模型以对原程序进行修正,从而建立了摇摆条件下的热工水力分析程序。利用实验结果对理论模型和程序计算结果进行了校核和验证。结果表明：本文采用的流动传热模型可准确计算出摇摆条件下的摩擦阻力系数和传热系数,建立的热工水力分析程序也可对摇摆条件下的热工水力系统进行模拟。     

自主化堆芯三维核设计软件COCO研发

中国广东核电集团正在开发的三维堆芯核设计软件COCO将具备堆内功率分布计算、精细功率分布计算、临界硼浓度搜索、控制棒临界搜索、核子密度计算等基本功能。COCO采用格林函数节块方法作为求解器计算堆芯的功率分布,采用单通道模型和棒传热模型来计算慢化剂的密度和燃料温度。COCO已实现从寿期初到寿期末的燃耗计算能力。通过与参考程序的数值比较发现,COCO采用的理论模型和耦合流程正确,计算精度可满足工程设计的需要。