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。     

燃耗信任在PWR乏燃料贮存水池临界安全设计中的应用和发展综述

本文述评了燃耗信任在PWR乏燃料贮存水池核临界安全设计中的应用和发展现状，主要包括燃耗信任对临界应用的原理、规范和标准现状、国外发展动态，燃耗信任水平，信任同位素组选择，辐照历史、运行条件和冷却时间的考虑，轴向燃耗分布的末端效应，装载曲线和燃耗验证等．     

田湾核电站乏燃料干式贮存临界安全计算研究

以CASTOR 1000/19干式贮存容器装载田湾核电站六角形乏燃料组件为例,研究六角形乏燃料干式贮存的临界安全问题。基于新燃料假设,应用MONK9A程序对贮存容器满装载乏燃料进行不同工况下k_eff的计算。计算结果表明：正常工况下,k_eff远小于临界安全限值,是临界安全的;事故工况下,当²³⁵U富集度大于3.15%时,系统存在临界安全风险,须减少乏燃料装载量来确保临界安全。考虑燃耗信任制后,采用相同的模型计算得出贮存容器满装载的参考装载曲线,按此曲线要求装载能确保所有工况下的系统临界安全。采用燃耗信任制技术提高了贮存容器的利用率。该研究可为田湾核电站采用乏燃料干式贮存方案提供依据。     

燃耗信任制中可燃毒物对乏燃料反应性的影响分析

以压水堆(PWR)常用的可燃毒物棒(BPRs)为研究对象,定性分析了组件燃耗过程中不同类型的BPRs对燃料组件反应性的影响,为基于燃耗信任制的乏燃料贮存系统临界安全分析保守参数的选取提供参考。分析表明,在组件燃耗过程中含有BPRs时,忽略含钆毒物可使临界分析结果保守,而必须考虑涂硼燃料元件(IFBA)、湿式环状可燃毒物棒(WABA)、硼玻璃可燃毒物棒(PYREX)等对乏燃料反应性的影响。     

乏燃料贮存燃耗信任制计算的敏感元素分析

燃耗信任制的应用分析需要计算乏燃料系统的反应性,为了保证临界安全需要保证分析结果的包络性,为此需要考虑到各种不同燃耗因素对于分析结果的影响。采用SCALE程序包中的STARBUCS模块,通过对OECD/NEA发布的Phase-IA及Phase-IIA基准题的验证分析,研究了不同信任等级、堆芯运行参数等因子对乏燃料贮存系统临界安全的敏感性分析,并得出有益的结论。     

燃耗信任制的应用方法

在临界安全分析中采用燃耗信任制可在确保安全性的基础上带来巨大的经济效益。本文详细介绍了当前燃耗信任制的应用方法,如何确定所考虑的核素种类和确定燃耗计算状态得出保守的核素核子密度以及如何确定轴向燃耗分布不均匀的组件的置信燃耗深度,最后将燃耗信任制应用于某乏燃料溶解器,比较了此方法带来的效果。     

乏燃料干式贮存设施临界计算研究

以HI-STORM 100乏燃料干式贮存设施内部装载AFA-3G燃料组件为研究对象,用MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code)4C程序,通过改变贮存设施内外的水密度,采用新燃料假设对不同工况下的临界安全进行研究。结果表明,在正常工况下,keff远低于0.93,是临界安全的。在事故工况下,当水密度大于0.8 g·cm-3时,存在临界安全问题。然后选取适当的核素,通过使用ORIGEN-ARP程序,得到不同燃耗下核素的组成,在同一模型下考虑燃耗信任制,对干式贮存设施的临界安全进行研究。在此基础上,给出了乏燃料干式贮存设施临界安全工作的相关建议。     

燃耗信任制分析方法在乏燃料装卸与贮存系统中的应用

介绍了在乏燃料系统中应用燃耗信任制分析方法的一般过程.提出了对验证所使用计算程序的要求.阐述了燃耗信任制分析过程中的包络性原则与保守性原则.     

燃耗信任制中燃耗计算的敏感性因素研究

在OECD/NEA发布的Phase-IA基准题的基础上,采用SCALE程序包对影响燃耗计算结果的因素进行研究。分析堆芯运行参数以及控制棒和可燃毒物对燃耗计算以及乏燃料系统临界安全的影响,给出各因素保守性结论。     

燃耗信任制临界计算中保守性因素研究

在运用燃耗信任制技术进行乏燃料储存、运输等环节的临界安全分析时,临界计算所采用的条件是否具有足够的包络性十分关键。本文借助于OECD/NEA发布的若干燃耗信任制临界安全基准题,使用SCALE5.1软件中的STARBUCS模块进行分析,对信任核素选取、乏燃料冷却时间以及端末效应等因素对乏燃料系统临界安全性的影响进行了研究,得出了各参数保守性的有关结论。     

PWR核电厂乏燃料贮存临界计算重要核素的选取

信用核素选取是基于燃耗信用制乏燃料贮存临界安全分析的关键一步。通过对不同富集度、燃耗深度及停堆冷却时间下典型PWR燃料组件分析,以核素中子吸收份额大小排序为依据,筛选出对总的中子吸收起主要贡献的核素。结果显示,47个核素即可包络停堆后0~20a内影响乏燃料贮存系统反应性的所有核素中的99%。通过核素敏感性因子分析证明依据中子吸收份额排序选取重要核素的方法是合理的,与基准算例的结果对比证明所筛选出的核素能足够代表影响系统反应性的所有重要核素。     

MELCOR乏燃料水池严重事故计算分析

针对长时间全厂断电（SBO）事故,采用MELCOR程序建立了乏燃料水池的计算分析模型,研究了乏燃料组件加热升温、锆包壳氧化等严重事故现象,并计算了向乏燃料水池注水缓解严重事故的效果。研究表明：乏燃料水池内的严重事故进程相对缓慢,且与乏燃料水池初始水位直接相关;向乏燃料水池注水是缓解乏燃料水池严重事故的有效手段之一。     

乏燃料燃耗与中子发射强度的关系

对辐照过的低富集氧化铀燃料的燃耗与中子发射强度间的关系进行分析和研究。计算了不同初始富集度、不同燃耗、不同冷却时间的乏燃料的中子发射强度,经分析,证实了燃耗与中子发射强度间存在的幂函数关系,并对影响幂函数关系的各种因素进行了研究。发现幂函数关系中的系数受初始富集度、冷却时间、燃耗范围的影响;如果冷却时间大于2a,这个关系不受辐照历史的影响;如果冷却时间小于2a,这个关系受辐照历史的影响。     

用MELCOR程序分析600 MWe核电厂乏燃料水池失去厂内外电源严重事故

利用MELCOR程序建立了600 MWe核电厂乏燃料水池计算模型,分别计算了在正常储存、正常换料和反应堆事故工况下,乏燃料水池失去厂内外电源严重事故序列。计算结果表明,燃料组件大约裸露一半后,锆水反应导致燃料熔化并产生大量氢气。分析了喷淋和注水对乏燃料水池事故的影响,分析结果表明,在燃料包壳失效前,以沸腾蒸发速率注水或喷淋能中止事故发展,并能使乏燃料水池水位缓慢回升。     

基于CASMO5的燃耗历史对乏燃料反应性的影响计算

基于乏燃料贮存领域常用的锕系加裂变产物(APU-2)级燃耗信任制,应用二维组件燃耗计算程序CASMO5,计算了燃耗过程中功率密度和运行历史对乏燃料k∞的影响。结果表明:燃耗计算中,选择堆芯额定功率对应的平均功率密度,同时k∞附加0.002 3的包络裕度,运行历史选择循环内及循环间无停堆额定功率运行,同时k∞附加0.004 5的包络裕度,可满足燃耗信任制中包络性原则。     

AP1000乏燃料贮存格架临界安全分析

基于SCALE6程序包对西屋公司采用燃耗信任制技术的AP1000核电厂乏燃料贮存格架(SFSRs)临界安全分析过程进行了复现,在此基础上结合AP1000核电厂堆芯反应性控制特性,分析了轴向燃耗分布对系统反应性的影响。结果表明,高燃耗下采用机械补偿(MSHIM)轴向燃耗分布计算得到的系统反应性更保守,同时临界安全分析中需考虑吸收体在组件燃耗过程中对反应性的影响,且不应信任可溶硼。     

福岛乏燃料水池事故探讨

日本福岛核事故暴露出乏燃料水池安全的重要性和严峻性,乏燃料水池的安全监管应给予高度重视.本文描述了日本福岛第一核电厂乏燃料水池的基本情况,简要分析了4号机组乏燃料水池的事故起因和乏燃料源项,最后总结了从此次事故中汲取的经验教训.     

秦山第二核电厂乏燃料水池失去冷却后最短响应时间分析

全厂断电事故工况下,反应堆乏燃料水池冷却和处理系统存在较大的停运风险。为避免反应堆乏燃料水池失去冷却事故工况的进一步恶化,使用ORIGEN-S程序计算了不同状态下从乏燃料水池失去冷却到乏燃料组件裸露的最短时间。结果表明,在最恶劣工况下,乏燃料组件裸露的最短时间为79.2h,该结果也被用于制定秦山第二核电厂的应急响应行动计划。