采用TVS-2M组件的VVER堆芯燃料管理研究

使用KASKAD程序包,对田湾核电站从首循环开始使用TVS-2M组件展开研究,提出相应的燃料组件设计。以此为基础展开燃料管理研究,提出3个燃料管理方案(年换料方案和两个长周期换料方案)。对每个方案中堆芯的安全参数及其他重要参数进行分析,结果表明各种安全参数均满足设计要求。长周期的换料方案是从首循环就开始使用TVS-2M组件,并且只经过2个循环的过渡,寿期长度便达到了长周期的要求。长周期换料方案可提高电厂的年均能力因子,并在整个堆芯寿期内减少大修次数,因而每年节约30.8%的大修费用,因此电厂的经济效益得以提高。     

田湾核电站3、4号机组的长周期燃料管理

田湾核电站3、4号机组计划从首循环起使用TVS-2M组件,采用由年换料过渡到长周期换料的燃料管理方案,并且业主对平衡循环长度提出了更高的要求,目标是510 EFPD。本文使用KASKAD程序包,对从年换料快速过渡到长周期换料展开研究,并给出了两个燃料管理方案。对方案中堆芯的安全参数及其他重要参数进行了分析,并对平衡循环的经济性作了简单的分析评价。结果显示,2个燃料管理方案的安全参数均满足设计要求。该研究成果具有工程应用价值,可应用在田湾核电站3、4号机组和VVER-1000堆型中,提高电站经济性。     

田湾核电站18个月换料燃料管理策略

为实现田湾核电站1、2号机组长周期换料项目,制定了过渡到18个月换料的燃料管理策略。参考俄罗斯核电站管理经验,长周期换料项目需采用TVS-2M新型燃料组件。在正式向长周期燃料循环过渡前通过TVS-2M先导组件运行验证了混合堆芯相容性。TVS-2M组件入堆替换AFA组件将分成两个阶段,即前两个过渡循环装入带有包覆层的TVS-2M组件,后继循环装入不带包覆层的TVS-2M组件。田湾核电站两台机组经历4个过渡循环,逐步延长运行时间,最终达到480 EFPD的循环长度。过渡循环和平衡循环均采用部分低泄漏堆芯装载,降低了对反应堆压力容器的中子辐照。田湾核电站18个月换料燃料管理策略提高了机组能力因子和经济性并具有灵活的循环长度。     

田湾核电站1号机组第6循环堆芯装载策略及验证

田湾核电站1号机组第5次换料大修期间,根据燃料组件检查结果,开展了紧急换料设计。1号机组第6循环堆芯装载策略具有不同于正常换料的特点,例如燃料装载不对称、部分辐照过的燃料组件移动到对称象限、堆芯功率分布不对称等。另外,堆芯装载策略考虑了TVS-2M先导燃料组件的位置要求。经第6循环寿期初物理试验和堆内测量系统验证,堆芯装载方案设计结果满足各项测量准则要求,且堆芯运行参数符合设计预期。     

百万千瓦级环形MOX燃料堆芯设计

对环形UO2燃料及环形MOX燃料组件参数的计算方法进行了研究。设计了包含193盒环形UO2和MOX燃料组件的混合型长周期(18个月)堆芯方案。对设计的堆芯的重要物理参数进行了分析,并对各循环进行了燃耗计算。结果表明,装载约30%MOX组件的堆芯可在百万千瓦功率下实现长周期换料。堆芯从初装载可安全过渡到平衡循环,各循环的重要物理参数均满足设计要求,说明设计的堆芯及燃料管理方案是安全可行的。     

田湾核电厂长周期混合堆芯稳态热工水力分析

田湾核电厂1、2号机组计划自2014年开始向长周期燃料循环过渡,在AFA型燃料组件组成的堆芯中逐步装入TVS-2M新型燃料组件,经过3个燃料循环的过渡,堆芯将全部装载TVS-2M型燃料组件,以实现长周期燃料循环。燃料组件结构的改变使原堆芯热工水力分析不再适用。本文以长周期燃料循环过渡时期的5种典型堆芯组成情况为例,介绍了VVER机组稳态热工水力分析的程序和方法,对混合堆芯的稳态热工水力特性进行了重新分析。结果表明,混合堆芯稳态设计仍满足热工水力设计准则。     

采用TVS-2M组件的堆芯燃料管理及其经济性分析

田湾核电站3、4号机组正在考虑使用TVS-2M组件来提高经济性。本文使用KASKAD程序包,对田湾核电站从首循环起使用TVS-2M组件进行研究设计,给出了改进型的燃料管理方案。对采用和未采用TVS-2M组件的两种燃料管理方案进行了经济性分析。分析结果显示,采用TVS-2M组件可显著提高电站经济性。     

采用TVS-2006组件的VVER-1200堆芯燃料管理

随着核电技术的进步及核电设备加工制造水平的提高,新建核电厂的发电能力也将提高。俄罗斯推出VVER-1200新堆型,采用先进的TVS-2006组件,相比VVER-1000堆型,新堆型提高了燃料的装载量,堆芯功率有所提升,可以实现更高的经济效益。本文使用KASKAD程序包,对VVER-1200堆型进行建模分析,在此基础上展开燃料管理研究,得到了多个长周期燃料管理方案,可以满足不同的寿期目标要求,各方案的各种安全参数均满足设计要求。通过各方案的参数和优劣性比较,给出推荐方案。该研究成果给出了满足堆芯提升功率的燃料管理方案,燃料利用率高,可以显著提高电厂的经济效益。     

一体化先进压水堆小型核电站堆芯燃料管理设计

采用SCIENCE核程序包进行装载方案的设计计算,确定了满足设计准则的各个过渡循环至平衡循环的堆芯.选择合理的平衡循环堆芯燃料的富集度、换料燃料组件数以及各循环的装载和换料方式,使平衡循环达到预定的2 a换料循环长度.堆芯采用低泄漏"内-外"式布置,旧燃料组件布置于堆芯外区.第一循环堆芯,高富集度的组件置于堆芯外区,低富集度的组件排列在堆芯内区.第二循环堆芯装入44个富集度为4.95%的新燃料组件,同时卸出44个旧燃料组件,旧燃料组件布置于堆芯外区.第三循环开始到反应堆寿期内的所有堆芯,都只使用含0、12和20根载钆燃料棒的燃料组件.各循环燃料组件最大卸料燃耗满足设计准则要求.     

压水堆多堆联合堆芯装载设计技术应用研究

在压水堆之间开展的多堆联合堆芯装载设计技术能提高堆芯装载设计的灵活性,研究其对燃料经济性和机组在燃料组件损坏情况下应对能力的影响。分析了多堆联合堆芯装载设计技术对来自其他机组燃耗过燃料组件的相容性要求。计算了燃耗过燃料组件的余热与冷却时间的关系,列出了可用于燃耗过燃料组件运输的大负荷乏燃料运输容器。分析了首循环堆芯和换料堆芯面对燃料组件损坏后堆芯装载设计的应对能力,以及在采用多堆联合堆芯装载设计技术后的应对能力改善情况。开展了多堆联合首循环堆芯装载模拟设计并分析了其经济性。研究结果表明,首循环出现燃料组件损坏的风险比后续换料堆芯大,而由全新燃料组件组成的首循环应对燃料组件损坏的能力最低;通过多堆联合堆芯装载设计技术可以把首循环转化为换料堆芯,不仅能凭借换料堆芯的设计灵活性提高应对燃料组件损坏的能力,还能节省约3.2亿元人民币的燃料费。因此,多堆联合堆芯装载设计技术能提高首循环的燃料经济性和机组面对燃料组件损坏后的应对能力。     

田湾核电站TVS-2M先导组件堆芯热工水力分析

田湾核电站一号机组于第5燃料循环装入6组TVS-2M先导燃料组件,并将经历从第5燃料循环到第8燃料循环4年的堆内运行。本文通过对先导燃料组件堆芯热工水力分析,堆芯运行实际试验测量以及组件变形检查,验证了热工水力设计程序计算模型的合理性以及计算结果与试验结果的符合性。结果表明,TVS-2M燃料组件与AFA燃料组件具有良好的相容性,从而证实了过渡循环条件下反应堆运行的安全性和可靠性。     

核电厂多种长周期换料策略研究及改进

长周期换料是压水堆堆芯燃料管理策略的重要发展和研究方向,是提高核电厂燃料利用率和经济性的重要途径之一。本文以AP1000核电厂为例,开展了多种长周期换料策略的堆芯燃料管理研究,以实现核电厂16～24个月灵活的长周期换料策略,并为后续的长周期换料策略研究提出改进方向。本文基于同一首循环堆芯装载方案设计,对各种长周期换料策略下的平衡循环堆芯装载方案进行研究,且采用低泄漏布料方式以获得良好的经济性。本文的研究实现了16～24个月灵活的多种长周期换料策略,且通过比较表明,18个月换料策略的燃料利用率与16/20个月交替换料策略的燃料利用率相近,24个月换料策略的燃料利用率相对较低,经分析发现这主要受限于燃料棒燃耗限值和目前商用压水堆燃料的最大富集度限值。因此,提高燃料棒燃耗限值和商用压水堆燃料的最大富集度限值是后续长周期换料策略研究的重要改进方向。     

田湾核电站1号机组第6循环紧急换料方案研究

反应堆停堆后,若发现将在下一循环利用的燃料组件无法回堆使用,需开展紧急换料研究,重新设计燃料管理方案。本文假设田湾核电站1号机组第5燃料循环（U1C5）堆芯中有1组燃料组件破损,完成对所有可能情况U1C6紧急换料方案研究,并针对U1C5堆芯内84号组件破损的实际问题完成方案设计。本文的成果方案通过国家核安全局关于安全评价报告的评审,已应用到田湾核电站的换料工作中。     

中核运行秦二厂第二循环堆芯燃料管理的优化与改进

在反应堆工程设计上,第二燃料循环堆芯燃料管理设计的限制较多,设计困难较大,在很大程度上制约了电厂经营管理者对燃料循环长度的要求。通过对中核运行秦二厂第二燃料循环堆芯燃料管理策略的不断优化和改进,在其4台机组满足安全限值的要求下,实现了电厂年度换料的经营管理要求,提高了燃料使用效率和电站的经济性。对秦二厂第二燃料循环堆芯燃料管理策略改进的成功实践可为其他电厂提供借鉴。     

双富集度18个月换料燃料管理可行性研究

针对核电厂18个月换料模式下组件批卸料燃耗不高、燃料利用率不高等问题,采用富集度分别为4.45%和4.95%的2种燃料组件进行燃料管理方案设计,给出了双富集度18个月换料的主要计算结果。结果表明,通过对燃料组件和可燃毒物进行合理化布置,双富集度18个月换料方案可以满足18个月换料周期运行的设计准则要求。在相同的循环长度下,堆芯平均卸料燃耗更高,组件使用费用更少,经济性更好。     

M310改进型核电机组年换料堆芯装料操作方案研究

M310改进型核电机组年换料堆芯在装料操作过程中存在困难，通过M310改进型核电机组年换料堆芯的布置、燃料组件变形形式和装载措施的研究，福清核电厂1号机组第2次大修堆芯装料操作方案为例，基于对燃料组件变形特性的分析和装载基本假设，对现有的“蛇形”装料法进行深入分析，提出修正最后3排燃料组件的装载次序的优化改进方案。经实际装料验证，优化后的年换料堆芯装料操作方案是可行的，能显著提高装料的安全性与效率。      

岭澳核电站二期18个月换料燃料管理研究

对岭澳核电站二期从首循环开始向18个月换料过渡,并于第四循环达到平衡循环的燃料管理策略进行了研究,包括对燃料循环长度的计算、可燃毒物的使用、堆芯装载方式的布置、主要中子学参数计算等。从燃料管理的角度论证了岭澳核电站二期18个月换料的可行性,为最终的燃料管理方案的确定提供一定的理论依据。     

157组组件堆芯燃料管理方案设计及其经济性分析

157组燃料组件组成堆芯的燃料管理方案有1/3堆芯年换料、1/4堆芯年换料、18个月换料等多种策略,本文给出了常见的5种燃料管理方案的平衡循环主要计算结果。然后对这5个燃料管理方案的平衡循环进行经济性分析计算,逐一介绍关系到电站收益的发电量的计算、关系到电站成本的燃料费用的计算以及由于燃料管理策略中换料周期的不一样导致的停堆维修频率不一样而产生的对电站成本的影响。通过这5个燃料管理方案设计及其经济性分析比较,推荐采用72组富集度为4.45%的长循环换料方案作为157组燃料组件堆芯燃料管理主推方案,实用性较强。     

157组组件堆芯燃料管理方案设计及其经济性分析

157组燃料组件组成堆芯的燃料管理方案有1/3堆芯年换料、1/4堆芯年换料、18个月换料等多种策略,本文给出了常见的5种燃料管理方案的平衡循环主要计算结果.然后对这5个燃料管理方案的平衡循环进行经济性分析计算,逐一介绍关系到电站收益的发电量的计算、关系到电站成本的燃料费用的计算以及由于燃料管理策略中换料周期的不一样导致的停堆维修频率不一样而产生的对电站成本的影响.通过这5个燃料管理方案设计及其经济性分析比较,推荐采用72组富集度为4.45％的长循环换料方案作为157组燃料组件堆芯燃料管理主推方案,实用性较强.     

换料组件数为64组的堆芯燃料管理方案研究

本文应用SCIENCE程序包对157组燃料组件组成的压水堆反应堆堆芯进行18个月换料优化燃料管理研究,给出了采用64组换料组件时的共4个设计方案,每个设计方案给出了从首循环到第8循环共8个循环的主要计算结果,并进行分析比较。如果采用现有富集度4.45%的燃料组件即方案1,平衡循环长度较短,为460EFPD。为了增加循环长度,在仍然采用64组换料组件的情况下,需提高换料组件的富集度到4.95%,即方案2。而为了降低组件最大卸料燃耗,采用了两种富集度的燃料组件,且采用不同的组合,即方案3和方案4。