高通量工程试验堆燃料元件加深燃耗与出堆脱水试验中的热工性能测量

高通量堆装有温度-流量测量装置的仪表燃料元件是第二炉加深燃耗试验重要的堆芯监测手段,也是燃料元件经深燃耗运行之后出堆脱水试验唯一的监测手段.本文论述在这两项试验中燃料元件热工性能的实测结果.该仪表燃料元件经两炉高功率运行后,积分功率达到90.88兆瓦日,大大提高了燃耗指标.     

高通量工程试验堆堆芯燃料元件温度-流量测量装置

一、引言为了获得燃料元件在辐照条件下性能的有关数据及保证高通量堆第一、二炉高功率、深燃耗安全运行,在堆芯K11栅格位置安装了一盒仪表燃料元件。利用它在反应堆运行、停堆、元件出堆期间完成了一系列稳态和动态试验的元件热工测量,为校核堆芯热工设计和摸清高通量堆的性能提供了实测数据。     

研究试验堆用于同位素生产的物理分析

本文对研究试验堆开展同位素生产进行了物理分析。分析了控制棒提棒顺序对同位素产量的影响,提出了提棒因子的概念。依据点堆模型和反应性-燃耗线性公式,得到了同位素的转换比和产量公式。最后根据这些公式,分析了高通量工程试验堆(HFETR)在高浓铀和低浓铀堆芯装载下,堆芯炉的运行寿期、燃料元件装载数量、燃料元件初始平均燃耗和堆芯功率对同位素转换比和产量的影响。结果显示,从小到大提棒、增加堆芯燃料组件盒数和功率水平均会增加堆芯同位素产量,而全年运行段数（运行段间检修时间不变）和堆芯平均初始燃耗增加则起到相反的作用。这些结果已经用于指导反应堆的堆芯装载设计。     

高通量工程试验堆元件的加深燃耗试验

高通量工程试验堆的多层薄壁套管型燃料元件在第一炉运行中达到其设计最大热负荷和最大快、热中子通量之后,第二炉进行了加深燃耗的试验。本文着重介绍加深燃耗试验的堆芯装载方案、提高燃耗指标的依据、安全检测结果、试验与理论计算比较以及试验的技术经济意义等问题。     

高通量工程试验堆燃料元件动态热工参数测量——全厂断电、停堆冷却与剩余发热实验

作者应用高通量工程试验堆堆芯燃料元件温度-流量测量装置测定了在全厂断电事故情况下的燃料元件热工参数(元件盒进出口水温,元件包壳温度,元件盒流量及其热功率)的瞬态过程,测定了在停堆冷却过程中启停事故泵时的流动反向过程,进行了停堆后的长时间剩余发热测量,给出了上述测量结果。     

高通量工程试验堆堆内单晶硅旋转体温度测量

本文论述了高通量工程试验堆堆内单晶硅旋转体温度测量装置,介绍了在反应堆各种功率下单晶硅辐照样品温度的测量结果,并且根据温度测量值估算了单晶硅的 γ 发热率,进行了误差分析,同时作者还进行了单晶硅温度与轴流泵转速关系的试验.测量结果表明,在高通量堆首炉工况下单晶硅辐照装置内部冷却水不会沸腾.     

秦山核电厂压水堆燃料元件堆内考验

秦山核电厂压水堆燃料元件堆内考验，在中国原子能科学研究院重水试验堆上高温高压考验回路中进行，组件平均燃耗２５０１０ＭＷｄ／ｔＵ。描述了考验组件结构及工艺制造、考验装置结构、辐照条件、考验参数（功率、燃耗）的确定，并对燃料组件、燃料棒、辐照装置堆内性能作了评述。     

研究试验堆堆芯最佳倒料原理及其应用

本文根据堆芯倒料的基本关系式,提出了不同燃耗深度燃料元件堆芯的最佳倒料原理和由这一原理得出的几点结论。给出了不同倒料方式的计算公式,编制了计算程序并对高通量工程试验堆(HFETR)典型堆芯装载的不同倒料方式作了计算。应用文中提出的堆芯燃料元件耗用指标,分析了HFETR十年来24炉运行的堆芯燃料管理工作。结果表明,应用最佳倒料原理可大量节省燃料元件。本文还讨论了HFETR堆芯燃料管理研究的方向。     

压水堆堆内试验仪表化燃料元件初始温度分布计算程序

为配合堆内试验,编制了压水堆堆内试验仪表化燃料元件温度场计算机程序,计算试验装置中双包壳燃料元件的初始温度分布,确定燃料棒线功率在试验流量为6 t/h时的安全上限为290 W/cm.     

中国实验快堆某辐照实验组件燃耗分布测量

在中国实验快堆（CEFR）上建立了实验组件燃耗分布测量的实验装置。对CEFR某一辐照实验组件中的4#及6#燃料元件棒进行了相对燃耗分布的测量,并与理论计算结果进行了比较。结果表明：两根燃料元件棒虽处于实验组件的不同位置,但相对燃耗分布基本一致;燃耗分布的实验测量结果与理论计算结果符合较好;实验组件燃耗分布测量的相对误差在10.2%以内。本文工作为开展快堆乏燃料组件燃耗测量奠定了基础。     

高燃耗下快堆燃料与包壳的化学相互作用模型建立及验证

快中子反应堆二氧化铀燃料元件在高燃耗、高中子注量率、高线功率和高温状况下运行,燃料与包壳材料会发生复杂的物理化学相互作用。燃料元件化学相互作用模型的建立对高燃耗快堆燃料元件的设计非常重要。针对快中子反应堆氧化物燃料元件与包壳材料发生的化学相互作用,采用动力学模型建立了二氧化铀与奥氏体不锈钢、铁素体-马氏体钢包壳材料的化学相互作用模型,并通过实验数据验证该模型。结果表明：建立的快堆二氧化铀燃料与奥氏体不锈钢的腐蚀模型可以成功预测最大燃耗10.8at%、辐照损伤87.5 dpa的包壳腐蚀;建立的快堆二氧化铀燃料与铁马钢的腐蚀模型可以成功预测最大燃耗9.3at%、辐照损伤76.6 dpa的包壳腐蚀。研究结果为高燃耗二氧化铀辐照元件及示范快堆燃料元件的设计和性能预测提供重要的参考价值。     

中国实验快堆某辐照实验组件燃耗分布测量

在中国实验快堆(CEFR)上建立了实验组件燃耗分布测量的实验装置。对CEFR某一辐照实验组件中的4#及6#燃料元件棒进行了相对燃耗分布的测量,并与理论计算结果进行了比较。结果表明:两根燃料元件棒虽处于实验组件的不同位置,但相对燃耗分布基本一致;燃耗分布的实验测量结果与理论计算结果符合较好;实验组件燃耗分布测量的相对误差在10.2%以内。本文工作为开展快堆乏燃料组件燃耗测量奠定了基础。     

HFETR试验回路中考验装置热功率测量

利用数字仪表具有运算功能,将高通量工程试验堆试验回路中考虑装置热功率的有关函数关系输入到测量系统,实现了高温高压回路热功率的自动测量。为了满足不同试验对象的要求,设计了较大的功率测量范围,可以根据不同的试验工况定义仪表量程。     

燃料试样堆内辐照温度设计与实验研究

为使燃料尽可能在最恶劣设计工况下进行辐照实验,开展基于高通量工程试验堆（HFETR）的燃料试样堆内辐照温度设计与实验研究。按照铀装量设计燃料试样在辐照装置内的位置,能够改善轴向燃料试样热流密度的不均匀性。HFETR主冷却剂低温状态下,在燃料试样外包覆液态铅铋合金和不锈钢能够实现燃料芯体及燃料包壳的高辐照温度指标。设计和实验结果表明,稳态和短期瞬态运行工况下,不锈钢盒表面辐照温度始终低于HFETR燃料元件包壳表面最高温度限值,满足反应堆运行和燃料辐照实验安全要求。为提高稳态运行工况下燃料试样的辐照温度,堆芯设计时应避免或降低由于反应性扰动造成的辐照装置内燃料试样短期瞬态功率影响,减小辐照孔道内燃料试样的热点因子。      

研究试验堆堆芯燃料管理的一个估算模型

本文提出了一个用于研究试验堆堆芯燃料管理的估算模型。对于堆芯内布置不同燃耗深度的燃料元件的反应堆,应用本模型可以估算堆芯燃耗物理参数如:堆芯中子增殖系数、燃料元件燃耗增值等。本模型为研究试验堆各种运行倒料方案的比较提供了一种有效手段。     

CENTER燃料组件堆内辐照考验燃耗计算研究

为验证中国工程试验堆（CENTER）燃料组件设计,在燃料组件正式定型前需开展组件辐照考验,CENTER燃料组件在高通量工程试验堆（HFETR）内采用随堆辐照方式进行辐照考验。根据CENTER燃料组件特点,开展了HFETR辐照考验CENTER燃料组件燃耗计算方法研究,确定了CENTER燃料组件辐照考验堆芯物理计算采用镶嵌耦合方法。结果表明,燃料组件平均燃耗计算值与测量值偏差为3.25%,满足辐照考验要求。      

中国实验快堆某辐照实验组件燃耗分布测量

正燃耗测量对于验证堆芯燃料管理和设计,确定燃料组件的燃料损伤或燃料特性等方面均有十分重要的意义。对反应堆的乏燃料组件或燃料实验组件的燃耗测量已逐步发展了多种方法,一般分为无损方法和破坏性方法。无损方法就是通过(扫描等非破坏性的方法对燃料元件中裂变产物进行相对或绝对活度测量,通过组件在堆内的辐照功率史,确定燃料组件的燃耗。     

棒状元件包壳表面温度的测量

本文叙述游泳池式材料试验堆内棒状元件包壳表面温度的测量。在元件包壳上开槽装设套管热电偶,用火焰喷铝方法把热电偶固定在元件包壳上。根据测量结果,将反应堆功率由最大设计功率3500千瓦提高到5000千瓦,并在该功率下运行8小时,一切正常。试验元件盒在堆芯运行一年,直到规定的燃耗深度,没有出现异常现象。     

高通量工程试验堆燃料元件热工水力特性计算

从基本的质量、动量、能量守恒方程出发,建立了合理的高通量工程试验堆多层套管元件的热工水力特性分析计算模型,并运用在此模型基础上开发的计算程序对高通量工程试验堆燃料元件的运行工况进行了分析计算,计算结果与理论分析以及高通量工程试验堆实际运行结果相符.     

反应堆卸料元件燃耗测定方法阐述

本文评述了生产堆、动力堆、高通量工程试验反应堆(HFETR)等三种堆的不同类型元件燃耗测定方法。在总结实践经验基础上,指出了燃耗测定的初步设想。