核电厂乏燃料贮存格架水下吊装工具研制

针对某二代核电厂乏燃料贮存格架水下吊装的需求,根据乏燃料贮存格架的水下布置特点,对水下吊装接口安全性及操作便利性进行分析,研制了一种通过抓放格架底板流水孔来实现格架水下自锁的兜底式格架吊装工具,并详细介绍了此水下吊装工具的结构组成、使用操作及工作原理;最后将此格架用于某二代核电厂20台格架的吊装作业。现场应用表明,此吊装工具操作简便、结构可靠,满足格架水下吊装需求。      

新型乏燃料贮存格架自主研制

自主研发一种新型乏燃料贮存格架。基于该乏燃料贮存格架的结构,从临界安全、热工水力和力学抗震等方面论证新型乏燃料贮存格架的安全性、可靠性。为了验证新型乏燃料贮存格架的设计合理性和制造工艺可行性,制造1台工程样机,并进行支腿调节试验和模拟组件插拔试验。通过样机的制造和试验表明,新型乏燃料贮存格架设计合理、制造可行,可以批量化生产。     

乏燃料贮存格架时程分析方法

乏燃料贮存格架是用于贮存换料后的乏燃料组件的重要设备,其自由放置在核电厂乏燃料水池中,在地震载荷下的响应属于非线性响应,包含了各种复杂的运动:滑移、碰撞、扭转、倾覆等。为了准确描述上述非线性响应,本文建立了乏燃料贮存格架整池有限元模型并进行非线性时程分析,考虑了滑移、碰撞、摩擦等影响因素,同时还考虑了乏燃料贮存格架在水池中的流固耦合效应。通过时程分析得到了乏燃料贮存格架在地震载荷下的位移、载荷等计算结果。该方法可用于乏燃料贮存格架的抗震分析。     

秦山核电二期工程乏燃料贮存格架的设计

在秦山核电二期工程的设计中，乏燃料的贮存采用了中子毒物镉的密集型贮存格架，与疏松型贮存格架相比，大大提高了乏燃料贮存水池单位面积的贮存能力。镉密集贮存格架的设计在国内尚属首次．本文介绍了该型贮存格架的方案选择以及设计中考虑的主要原则和要求。     

乏燃料贮存格架的试制

简要介绍了乏燃料贮存格架实体模型试制过程中的生产准备、材料要求、关键零部件的加工、组焊、检验以及抽插试验的过程,为乏燃料贮存格架产品的制造和国产化提供了经验。     

高密度乏燃料贮存格架临界安全设计

基于第三代先进非能动压水堆核电厂的设计特点、运行方式及其复杂的燃料组件设计,考虑各种能谱硬化因素,研究组件燃耗计算的运行条件组合,获得指定燃耗深度下的核素密度。建立乏燃料贮存格架的临界计算模型,并对临界安全分析中的关键因素(如末端效应、可信事故工况等)进行详细研究,最终初步设计出满足我国最新(临界)标准和要求的、可应用于实际工程的高密度乏燃料贮存格架。     

海洋核动力平台乏燃料贮存格架设计及安全分析研究

针对海洋核动力平台乏燃料组件海上长期贮存所面临的安全保证问题,通过改进燃料组件与贮存小室之间固定形式、优化贮存小室与贮存格架本体之间连接形式以及增加贮存格架与乏燃料水池池壁之间的缓冲结构,设计了一种满足设计基准以及适应海洋环境的乏燃料贮存格架,并采用蒙特卡罗程序MCNP-5、计算流体力学软件Fluent 14.0、有限元分析软件ANSYS 17.0对该贮存格架进行临界、热工、结构仿真计算。结果表明,该贮存格架设计合理、安全性高,可为海上浮动式核电站乏燃料贮存提供解决方案。      

乏燃料湿式贮存利弊的争论

尽管在美国有二几个重要格架项目正在实施，同时另有一些项目亦在计划之中，但美国能源部并没有把湿式存作为一种离堆贮存的选择，为什么没有呢？     

乏燃料贮存格架流固耦合参数的数值模拟

乏燃料贮存格架是储存乏燃料组件的重要设备。在地震载荷下,其响应是非线性的,可能产生滑移、颠覆等。发生地震时,存在于格架间隙内的流体耗散了结构的能量,保证了格架的完整性。本文使用3/10缩比模型,利用CFD软件Fluent进行了乏燃料贮存格架2D瞬态分析。计算过程中利用动网格方法模拟格架强迫振动,并进行了参数不确定性分析。利用CFD瞬态流体力分别获得了双Ⅱ区、双Ⅰ区格架附加质量矩阵。利用同轴圆柱体附加质量的计算解与解析解进行对比验证,证明了本文计算方法的准确性。本文计算所得的附加质量矩阵可为乏燃料贮存格架结构动态软件提供流固耦合参数。     

基于燃耗信任制的核电厂乏燃料贮存水池临界计算

为研究初始富集度为4.95%的新型燃料组件卸料后高密度贮存的可行性,以岭澳核电站3、4号机组乏燃料贮存水池为例,利用SCALE5.1程序系统中基于燃耗信任制的STARBUCS临界计算程序,分析了该新型燃料组件在不同燃耗情况下,锕系核素和裂变产物的产额变化及其对反应性的影响;基于锕系加裂变产物信任水平,计算了燃料组件在不同燃耗深度和不同贮存年限情况下的乏燃料贮存水池临界安全性;给出了乏燃料贮存水池Ⅱ区的参考装载曲线。计算表明:该新型燃料组件在燃耗达到45 GWd.t-1(U)后可以高密度贮存在乏燃料贮存水池Ⅱ区。     

湿法贮存乏燃料核电厂的应急分级

根据乏燃料重返临界、屏蔽丧失、排热丧失和包容丧失对核电厂造成的实质性安全威胁,分析湿法贮存乏燃料核电厂的应急分级。应急分级使用的参数不仅应可实现监测,还应能表征乏燃料安全状态的等级。以方家山核电厂为例,给出了指示乏燃料安全状态的水位、温度、剂量率等参数的典型值及方家山核电厂乏燃料相关的应急分级。     

核燃料工艺运输系统水下自动定位装置研究

针对核燃料工艺运输系统人工标定效率低、精度差的不足,对一种应用于水下燃料格架自动定位的装置进行了研究。阐述了系统构成及原理,设计实现了视频引导初步定位、基于STM32单片机与电感式接近传感器完成偏差测量与自动调整的精确定位功能。并对包括系统的软硬件设计、自动控制策略及初始参数标定进行论述。经现场样机试验表明,该装置可显著提高定位精度并缩短系统调试周期,还可应用于核电站在役运行期间的系统维修后再定位及定期校准。     

Problems and Experience in Guaranteeing the Nuclear Safety of the Storage of Spent Fuel from Nuclear Power Plants

Nuclear-safety problems are examined and the results of investigations of nuclear safety of storage sites are presented for spent nuclear fuel from nuclear power plants. The initial events of anticipated and unanticipated accidents, methods and errors in the calculation of k_eff taking account of burnup to ensure nuclear safety, the possibility of measuring k_eff of storage sites experimentally, and new forms of fuel with a consummable absorber are calculated.     

智能化核电厂燃料包壳破损在线监测装置研制

An intelligent on-line monitoring device for fuel cladding defect has been developed. HPGe with anti-Compton scattering detection system is used to measure the activity of characteristic radionuclides in primary cooling water, and the multi-nuclide group coupled analysis method is used to diagnose the defect of the fuel cladding. The verification and calibration test shows that the absolute relative standard deviations of the measured typical nuclides 57Co, 137 Cs and 60Co are less than 3%, and the minimum detectable activity can reach 6.5 Bq.     

智能化核电厂燃料包壳破损在线监测装置研制

研制一套智能化核电厂燃料包壳破损在线监测装置,采用高纯锗反康谱顿散射探测系统在线测量一回路冷却水特征放射性核素的活度,采用多核素组耦合的分析方法实现燃料包壳破损的在线诊断。通过检定校准试验,实测⁵⁷Co、¹³⁷Cs和⁶⁰Co的相对标准偏差的绝对值小于3%;20 mL样品的可探测活度最小可达到6.5 Bq。     

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。