秦山重水堆卸料燃耗下降影响因素研究

秦山CANDU重水堆两个机组近年来卸料燃耗下降明显,直接影响机组的燃料经济性,增加了换料负担。本文从堆芯过剩反应性、慢化剂和冷却剂重水纯度、压力管蠕变和换料设计等各项因素对卸料燃耗的影响进行了理论分析,并使用物理程序根据这些参数的年度平均数据计算年度理论卸料燃耗,分析单项因素和整体的影响,最后总结提出了提升卸料燃耗的可行方法。     

球床式高温气冷堆MOX燃料循环优化

与压水堆相比,球床式高温气冷堆能在堆芯结构不做明显改变的情况下采用全堆芯装载混合氧化物（MOX）燃料元件。基于250 MW球床模块式高温气冷堆堆芯结构,设计了4种球床式高温气冷堆下MOX燃料循环方式,包括铀钚混合的燃料球和独立的钚球与铀球混合装载的等效方式,采用高温气冷堆设计程序VSOP进行分析,比较了初装堆的有效增殖因数、燃料元件在堆芯内滞留时间、卸料燃耗、温度系数等主要物理特性。结果表明：采用纯铀和纯钚两种分离燃料球且铀燃料球循环时间更长的方案,平均卸料燃耗较高,总体性能较其他循环方式优越。     

基于精细燃耗历史及精细燃耗链的球床高温气冷堆燃耗不确定性分析

球床高温气冷堆的燃料管理具有燃料球多次通过堆芯的特点,使得燃料元件经历的燃耗历史十分复杂。球床高温气冷堆堆芯物理设计程序VSOP可以提供燃料元件的精细燃耗历史,但仅包含少量燃耗链和核素种类。而清华大学自主开发的燃耗计算程序NUIT可实现精细燃耗计算,且包含完整燃耗链和核素信息,但不具备精细燃耗历史跟踪功能。本文基于NUIT,结合VSOP提供的球床高温气冷堆精细燃耗历史,开发了球床高温气冷堆堆芯的精细燃耗计算功能,搭建了带有精细燃耗历史模拟和精细燃耗链核素的燃耗分析流程,并实现燃耗不确定性分析功能。在此基础上研究了裂变产额不确定性对球床高温气冷堆燃耗计算不确定性的贡献,并与VSOP的计算结果进行对比。计算分析结果显示,基于NUIT的精细燃耗计算结果和VSOP的燃耗计算结果得到了相互验证,且可以得到更多的核素浓度信息,该计算结果是开展球床高温气冷堆衰变热不确定性研究的基础。     

秦山核电二期工程长燃耗堆芯可行性方案论证

简要介绍了对秦山核电二期工程反应堆换料采用的高性能燃料组件的长燃耗堆芯进行核设计可行性方案的论证，经论证表明，推荐方案中：如反应堆采用三分之一，混难事型换料方案和载钆可燃毒物，平衡堆芯批卸料燃耗达４２ＧＷ·ｄ／ｔ（Ｕ）左右时，平衡循环长度可达４１０等效功率天（ＥＦＰＤ）满足各方面限值要求。     

国外压水堆高燃耗燃料发展现状及前景

许多国家正在大力发展压水堆高燃耗燃料,其批平均目标卸料燃耗能够达到5.0—5.5万兆瓦天/吨铀,因此显著地提高了铀利用率。高燃耗燃料即将陆续取代现行的燃料,这标志着压水堆燃料的更新换代。本文简要介绍高燃耗燃料的设计特点、燃料管理、经济效益、发展计划及发展前景等。     

基于cosRMC的新一代PWR栅元和组件燃耗计算

新一代压水堆与现有压水堆的重要区别之一是燃料富集度不同,考虑到燃料制造、燃料燃耗等问题,目前压水堆的UO₂燃料富集度通常小于5%,MOX燃料中易裂变Pu含量通常小于6%。新一代压水堆的燃料富集度有可能超过现有标准,平均燃耗有望达到70 GW•d/tU,这对反应堆计算软件提出了新的要求。本文基于反应堆蒙特卡罗程序cosRMC对新一代压水堆栅元和组件基准进行了中子学分析,包括裂变反应率分布、中子通量密度分布及核子密度随燃耗的变化等,并对含Gd棒的组件燃耗计算进行了细致分析。计算结果表明,cosRMC的计算结果与国际上其他程序的计算结果符合较好。通过程序之间结果对比发现,随着燃耗的增加,不同程序计算的Pu含量差别变大。     

反应堆卸料元件燃耗的质谱测定

本文介绍了用质谱法测定反应堆卸料元件燃耗的原理,燃耗监测体~(145+146)Nd,~(148)Nd,~(150)Nd和~(98)Mo 的测定,以及有效裂变产额的计算和比较。     

提高压水堆燃耗的经济效益——秦山核电站和大亚湾核电站提高燃耗的前景

提高卸料燃耗会给电力公司带来很大的经济效益。本文通过作者开发的计算机程序 Dqueco,详细计算了在给定条件下秦山核电站(一期)和大亚湾核电站于12个月循环周期内不同卸料燃耗下的燃料循环总价格及各燃料循环段的价格分量,并指出大亚湾核电站燃耗从33.0 GW·d/t(U)提高到40.7 GW·d/t(U),秦山核电站(一期)燃耗从24.0 GW·d/t(U)提高到32.0 GW·d/t(U)不仅技术可行,而且有很好的经济效益。     

球床高温堆平衡态燃耗计算程序的开发

基于MCNP5和ORIGEN2耦合方法,开发了平衡态下球床高温堆的燃耗计算程序PBRE,用于堆的性能价值分析。为节省蒙特卡罗计算时间,对迭代收敛的方法进行优化,使之可在10个迭代步内收敛。使用PBRE对清华大学HTR-10进行建模计算,得到的平均卸料燃耗深度与文献报道值一致,表明PBRE程序适用于球床堆平衡态的燃耗分析。     

球床堆卸料管中燃料效应的研究

介绍了球床式高温气冷堆卸料管中燃料倒料的模拟方法，并以１０ＭＷ高温气冷堆为实例，使用ＣＨＴＲＰ程序计算和分析了卸料管中燃料对反应堆物理及热工性能的影响，给出了卸料管中的功率分布及温度分布，这对进一步研究反应堆物理和安全分析是很重要的。     

HTR-10燃耗测量系统误差分析与实验研究

燃耗测量系统是高温气冷堆的一重要子系统,测量结果的准确性直接影响反应堆的安全性和经济性。利用提升器的偏转实验验证了测量结果存在的系统误差,通过实验数据与理论计算结果的对比分析,确定了燃料球球心偏离准直器轴线的实际距离。     

燃耗数据库基准检验方法研究

燃耗数据库基准检验方法对于研制高准确度的燃耗数据库至关重要。本文以TAKAHAMA 3压水堆辐照后检验实验中SF95样品的建模为例，研究了建模要素对燃耗计算的影响，确定了燃耗实验建模的方法，开展了燃耗信用制研究感兴趣的锕系和裂变产物核素积存量计算值与实验值的比对。比对结果显示，主锕系核素计算偏差小于2%，大部分次锕系核素偏差小于10%，大部分重要裂变产物核素偏差小于5%。本文还对125Sb积存量随燃耗深度变化规律进行了理论分析，确认了破坏性放化实验测量结果存在缺陷，并进一步获得了125Sb积存量的修正值，使计算偏差从接近170%下降到20%以内。本次研究表明，燃耗数据库基准检验研究不仅需发展适当的燃耗实验建模方法，还需对实验数据进行适当的评价。     

高阶预估-校正燃耗方法在压水堆组件计算中的应用

压水堆燃料组件输运燃耗耦合计算通常采用的是传统的预估-校正(PC)燃耗方法。然而,该方法本身的假设导致其存在一定的计算误差。为进一步提高燃耗计算的精度,本文针对传统的预估-校正燃耗方法的缺陷研究了改进的预估-校正燃耗方法,改进了对核反应率进行修正的高阶预估-校正燃耗方法,并在Bamboo-Lattice程序中进行了程序实现,对该方法进行了验证分析。结果表明:改进的预估-校正燃耗方法和高阶预估-校正燃耗方法在保证计算效率的前提下提高了燃耗计算的精度。     

球团流与球流在球床内的混合卸料特性研究

为更好地了解球床中球团与单球的双组分体系的流动特性,本文采用离散单元法模拟分析了球床中球团与单球二元混合颗粒材料的卸料特性。球团由3个粘接的单球通过刚性bond组合而成,形成60°、90°、120°和180°夹角。不同数量占比的球团和单球从球床底部的卸料口混合卸出,定量分析了球团组合夹角和球团数量占比对球床双组分混合球流流动特性的影响。研究结果表明,球团的存在会降低卸料速率,定量分析该降低程度与球团的粘接夹角及球团数量占比的关系后,发现卸料速率与二者均存在一定负相关性,即卸料速率随球团夹角及球团数量占比的增加而减小。     

Calibration of Burnup Monitor Installed in Rokkasho Reprocessing Plant

Rokkasho Reprocessing Plant uses burnup credit for criticality control at the Spent Fuel Storage Facility (SFSF) and the Dissolution Facility. A burnup monitor measures nondestructively burnup value of a spent fuel assembly and guarantees the credit for burnup. For practical reasons, a standard radiation source is not used in calibration of the burnup monitor, but the burnup values of many spent fuel assemblies are measured based on operator-declared burnup values. This paper describes the concept of burnup credit, the burnup monitor, and the calibration method. It is concluded, from the results of calibration tests, that the calibration method is valid.     

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。     

基于高阶CRAM的燃耗程序开发与验证

本文基于高阶切比雪夫有理近似方法（CRAM）研制了点燃耗程序ICRAM,并内耦合于蒙特卡罗输运程序OpenMC,形成了一套燃耗计算分析程序OPICE。与传统部分分式分解（PFD）形式的CRAM相比,高阶不完全局部分解（IPF）形式的CRAM具有数值稳定性好、计算精度高和步长包容性更好等特点,满足高保真燃耗计算发展的需求。为提高耦合计算精度,OPICE采用了预估-校正和子步法两种耦合策略,支持纯衰变、定通量和定功率3种计算模式。通过OECD/NEA压水堆栅元燃耗基准题和快堆燃耗基准题的验证,程序计算结果与实验值及各参考值吻合良好,初步验证了OPICE的正确性与有效性。