燃料棒破损超声检测技术研究

研制了单探头和双晶片探头两种类型超声探头,通过对模拟燃料棒破损前后超声信号变化规律的研究,确定了超声检测探头的型式及检测方法。研究结果表明,可通过15~20mm声程范围内超声回波幅度的差异来判定燃料棒是否破损;与单探头相比,所研制的双晶片探头更适用于燃料棒破损超声检测,该双晶片探头能有效分辨的燃料棒内的最小水量为0.2mL。     

破损燃料棒二次氢化行为观察与分析

燃料棒在堆内运行时,由于初次破口会导致包壳发生二次氢化现象,二次氢化是导致燃料棒发生严重破损的重要因素。针对实际工况下的破损燃料棒,在中国原子能科学研究院燃料与材料检验设施（303热室）上开展了相关辐照后检验,并采用热室金相手段,对燃料棒二次氢化行为进行了观察分析。结果表明：二次氢化破口有明显的氢化肿胀现象;氢化物分阶段从内壁扩散到外壁,并形成“日爆”现象;二次氢化部位芯块温度明显升高,并会导致芯块气孔迁移、芯块晶粒长大、柱状晶生长等现象发生;相比未破损棒,破损棒二次氢化部位水侧氧化膜厚度有增加现象,但仍处于正常范围内。     

破损燃料棒二次氢化行为观察与分析

燃料棒在堆内运行时,由于初次破口会导致包壳发生二次氢化现象,二次氢化是导致燃料棒发生严重破损的重要因素。针对实际工况下的破损燃料棒,在中国原子能科学研究院燃料与材料检验设施(303热室)上开展了相关辐照后检验,并采用热室金相手段,对燃料棒二次氢化行为进行了观察分析。结果表明:二次氢化破口有明显的氢化肿胀现象;氢化物分阶段从内壁扩散到外壁,并形成"日爆"现象;二次氢化部位芯块温度明显升高,并会导致芯块气孔迁移、芯块晶粒长大、柱状晶生长等现象发生;相比未破损棒,破损棒二次氢化部位水侧氧化膜厚度有增加现象,但仍处于正常范围内。     

发生落棒事故时的PCI研究

当反应堆发生落棒事故时,燃料芯块与包壳的相互作用瞬间增强,易造成燃料棒破损,从而影响核电站的正常运行.本文介绍了反应堆Ⅱ类瞬态下燃料棒芯块与包壳相互作用的机理和定量分析方法,并针对大亚湾核电站18个月换料的燃料管理方案进行了发生落棒事故时的PCI热力学评价.初步的研究结果表明:如果在自然循环长度和延伸燃耗运行期内发生落棒事故,对于基负荷运行和基负荷一次调频运行,均有PCI的应力裕量,不会造成燃料棒破损.     

乏燃料储存期完整性监测技术的开发

提出了一种监测贮存在焊接密封罐中的乏燃料的完整性的方法。为实现监测，最近将气体^85Kr用于一种探测器。在燃料棒破损的情况下，^85Kr气体将在密封罐中发生泄漏。在密封罐外，通过对^85Kr发出的γ射线（514keV）进行探测，可以探明未开封密封罐中的燃料棒是否破损。利用小型实体模型试验开发了这种监测技术，并进行了模拟计算。结果表明，在有γ射线干扰的情况下，利用带有准直仪的探测系统，可检测到大约10^11Bq的^85Kr气体泄漏量，约占燃料棒中^85Kr气体总量的10％。因此，将这种监测技术作为将乏燃料从临时贮存设施运至核燃料后处理工厂之前的检查方法。     

水堆燃料元件的破损监测、定位和处理（续）

4在燃料组件内鉴别破损的燃料棒 一旦某束燃料组件用上述方法己判定为破损组件，如果条件不具备可将其放入专门容器贮存。在正常情况下就要从这束燃料组件中找出破损的燃料棒，然后抽出换上新棒。鉴别破损燃料棒的第一项技术就是外观检查超声检验。     

VVER机组燃料破损导致放射性碘危害的评估与防护探讨

压水堆核电厂运行过程中可能发生燃料棒破损。燃料棒一旦破损,所包容的高水平放射性碘等裂变气体将释放至一回路,并可能进一步释放到厂房导致较高的空气污染,增加工作人员受到内照射的风险。对VVER机组燃料棒破损可能导致的碘危害进行了估算和分析,结果表明:即使1根燃料棒破损也可导致大修期间堆厂房放射性碘空气污染水平高达84DAC(derived air concentration)。结合电厂实践从一回路净化除碘、控制碘向厂房空气释放和扩散、空气净化和个人防护等方面探讨了放射性碘危害的控制和防护措施,并提出了后续应对类似情况的建议。     

核电站燃料棒破损在线探测系统研制

采用在线检测方法对现役核电站燃料棒的破损情况进行监测可以克服传统化学取样方法不能连续探测和不能及时报告堆内燃料破损情况的不足.本工作研制出核电站燃料棒破损在线探测系统(FDDS-1),通过检测一回路核燃料裂变产物的活度,根据燃料破损性状分析程序FUDAC-1计算出燃料棒的破损根数等参数,给出在线探测报告.     

燃料棒中铯活度比A(~(134)Cs)/A(~(137)Cs)的轴向分布测量与分析

在热室中 ,用γ扫描装置对秦山核电厂 3× 3 -2考验组件中辐照历史、燃耗及冷却时间不同的两根燃料棒中的铯活度比A(13 4 Cs) /A(13 7Cs)的轴向分布进行了测量 ,并利用自行开发的压水堆燃料棒破损特性分析程序FCAC进行了理论计算。结果表明 :辐照和停堆冷却过程中燃料棒中铯原子的轴向迁移可以忽略 ,燃料棒中铯活度比的轴向分布由燃耗的轴向分布决定。     

基于人工神经网络的压水堆燃料破损状态监测

为提升对核反应堆燃料棒包壳破损的预测能力,建立两个串联的人工神经网络分别判断燃料棒包壳是否破损以及破损程度。通过改变沾污铀质量、增加数据扰动、改变运行功率和使用更少的特征核素进行训练,对用于判断是否破损的神经网络模型和判断破损等级的神经网络进行了性能测试和分析。在沾污铀质量小于0.5 g、数据扰动在30%以内、单棒功率在77 kW到120 kW之间的条件下,第1个人工神经网络能较好地判断出是否破损。第2个神经网络,对于考虑的5种破损程度,判断的精确性较高。与传统的碘同位素比值法相比,神经网络方法响应更快,精度更高。结果表明,人工神经网络可用于预测反应堆燃料包壳是否发生破损以及破损程度。     

基于人工神经网络的压水堆燃料破损状态监测

为提升对核反应堆燃料棒包壳破损的预测能力,建立两个串联的人工神经网络分别判断燃料棒包壳是否破损以及破损程度。通过改变沾污铀质量、增加数据扰动、改变运行功率和使用更少的特征核素进行训练,对用于判断是否破损的神经网络模型和判断破损等级的神经网络进行了性能测试和分析。在沾污铀质量小于0.5 g、数据扰动在30%以内、单棒功率在77 kW到120 kW之间的条件下,第1个人工神经网络能较好地判断出是否破损。第2个神经网络,对于考虑的5种破损程度,判断的精确性较高。与传统的碘同位素比值法相比,神经网络方法响应更快,精度更高。结果表明,人工神经网络可用于预测反应堆燃料包壳是否发生破损以及破损程度。     

水堆燃料元件的破损监测、定位和处理

本文简介反应堆破损燃料元件的监测、定位和处理；反应堆运行时的监测与定位；换料时或换料后的监测；在燃料组件内鉴别破损的燃料棒；破损燃料棒拆出后的监测与定位；燃料组件的监测、拆卸和修复等方面在国际上的研究开发现状。     

破损燃料定位检测方法

本发明提供一种破损燃料定位检测方法。其棒束对定位，实时监测卸料池间的伽玛剂量变化趋势，判断是否符合特征曲线。符合特征曲线，则表明破损燃料还在该通道内，继续对该通道内的剩余乏燃料棒束进行换料。反之，则表明该对燃料棒束含有破损，确定出破损燃料棒束对所在位置。     

反应堆燃料组件破损检查装置

反应堆在运行中发现冷却剂中的放射性水平增高,在确信燃料棒有破损的情况下,就要停堆,找出破损组件。进而找出破损单棒。然后,或是通过调换破损单棒,使破损组件修复继续参加运行,或是将破损组件另行存放,不再运行。为了积累燃料组件破损检查装置的设计经验,同时为了检查一批存放已久的考验燃料组件,以对燃辩组件的质量做出评价,我们设计安装了燃料组件破损检查装置。并进行了校核模拟试验和正式的检查。     

燃料棒中铯活度比A（^134Cs）／A（^137Cs的轴向分布测量与分析

在热室中,用γ扫描装置对秦山核电厂３＊３－２考验组件中辐照历史、燃耗及冷却时间不同的两根燃料棒中的铯活度比Ａ（＾１３４Ｃｓ）／Ａ（＾１３７Ｃｓ）的轴向分布进行了测量,并利用自行开发的压水堆燃料棒破损性分析程序ＦＣＡＣ进行了理论计算。     

水冷反应堆燃料元件的在役检测和处理

水冷反应堆包括轻水堆和重水堆,轻水堆分为压水堆和沸水堆;重水堆分为加压重水堆和加拿大的氘铀堆。国际上把它们归为一类进行研究。本文涉及的破损燃料元件的在役检测和处理包括：反应堆运行时的检测;换料时或换料后的检测;在燃料组件内鉴别破损的燃料棒;燃料组件的监测、拆卸和修复;破损燃料棒拆出后的检测,破损定位与修补。     

水冷反应堆燃料元件的在役检测和处理

水冷反应堆包括轻水堆和重水堆,轻水堆分为压水堆和沸水堆;重水堆分为加压重水堆和加拿大的氘铀堆。国际上把它们归为一类进行研究。本文涉及的破损燃料元件的在役检测和处理包括：反应堆运行时的检测;换料时或换料后的检测;在燃料组件内鉴别破损的燃料棒;燃料组件的监测、拆卸和修复;破损燃料棒拆出后的检测,破损定位与修补。     

压水堆电站燃料元件破损定位探测方法介绍

本文主要介绍70年代以来国外压水堆电站燃料元件破损定位探测技术的新发展。利用无损检洲技术(如超声探伤、 发射技术、红外测温等)来定位检测破损燃料元件棒,以实现不解体燃料组件而更换掉组件中破损元件棒,然后将未达燃耗的燃料组件再重新入堆。     

破损燃料组件修复后的物理特性分析

破损燃料组件修复后再次入堆使用是必须进行安全评估,以确保核安全。本文以采用AFA3G燃料组件的CPR1000机组为研究对象,对装入反应堆后的正常燃料组件和修复燃料组件的核物理和功率分布进行分析评估。结果表明:燃料组件内更换一根燃料棒对燃料组件反应性的影响很小,该影响可以忽略。更换不锈钢棒的数量越大,燃料组件反应性变化幅度越大。随着燃耗的加深,燃料组件反应性变化幅度也增大。修复的燃料组件虽然在换棒位置局部区域发生功率畸变,相对功率略微的升高,但离换棒位置较远的燃料棒的相对功率没有变化,换棒不会导致组件内功率峰发生象限的偏移。     

LaBr_3(Ce)γ谱仪在燃料元件破损监测中的应用研究

为了实现用LaBr_3(Ce)γ谱仪实时监测压水堆燃料元件的破损,对该谱仪系统在燃料元件破损监测中的几个关键问题进行了研究。通过实验测试与蒙特卡罗(MC)模拟计算,提出了使用LaBr_3(Ce)γ谱仪测量一回路冷却剂中裂变产物~(135)Xe和~(88)Kr的活度浓度来判断燃料元件是否发生破损的方法,并对该方法进行了验证。对某反应堆一回路冷却剂进行测量的结果表明,基于LaBr_3(Ce)γ谱仪的燃料元件破损监测方法可有效避免监测中的干扰因素的影响,降低了定量测量中的不确定度。