压水堆燃料棒设计参数不确定性研究

采用岭澳二期换料方案使用的功率运行数据,用法玛通的COCCINEL程序对AFA 2G燃料组件设计参数的不确定性进行计算、分析和评价.AFA 2G燃料组件虽已使用了很长时间,并已逐渐被AFA 3G燃料组件和Alliance燃料组件所替代,但其燃料棒设计参数不确定性研究结果同样适用于新型燃料组件.作为同一公司的系列产品,这些组件在某些方面具有一定共性,设计参数和所用材料又大致相同,所以,对AFA 2G燃料组件的研究具有一定的典型性.     

压水堆燃料棒辐照行为模型研究

针对压水堆燃料棒辐照行为,建立分析模型,包括热学模型、力学模型、裂变气体释放模型、包壳辐照生长和腐蚀模型。通过与试验数据的对比,验证了模型的有效性。该模型可用于评价燃料棒的结构完整性、开发性能分析软件。     

压水堆燃料棒设计准则分析

1概述设计准则是以特定的条文规定或定量数值来表述的功能要求。有时亦可称“设计要求”或“验收准则”。对压水堆燃料棒设计而言，称“设计准则”为好。压水堆燃料棒设计准则（以下简称“准则”），随着压水堆燃料棒设计的发展而发展，至今已趋于成熟。然而，根据我们掌握的资料，认为世界各国或各公司的准则，虽然基本一致，但也有不少差异，并且随着燃耗的提高将有相应的变化，需进行认真地分析研究。本文以我国EJ323～1998《压水堆核电厂燃料组件设计准则》第《章和EJ／T1029－1996《压水堆核电厂燃料系统设计限值规定》第61．2和61．…     

压水堆燃料包壳锆同位素共振计算研究

锆合金因具有耐腐蚀、耐辐照、低蠕变,以及较好的中子学性能等特点,被广泛用于制造压水堆燃料包壳管、定位格架等燃料组件构件。从中子物理学角度,锆同位素在中能区存在较为明显的共振现象。工业应用广泛的传统等价理论共振方法只考虑燃料区的共振效应,对于包壳材料中锆同位素的共振现象,通常予以忽略,或简单以典型参考背景截面（通常为3×10^-22 cm²）下产生的微观截面来考虑。这些传统处理方式可能会导致多达200～300 pcm的反应性偏差。因此,基于对影响压水堆燃料包壳锆同位素有效共振截面的各种主要因素的分析,本文确定了一种预制截面表的锆同位素共振计算方法。数值结果表明,这种共振处理方法可提供较为准确的锆同位素多群微观截面,并能有效改善组件无限增殖因数的计算精度。此外,也对这种方法在弥散型燃料锆基体共振计算中的适用性进行了探讨。     

压水堆燃料棒堆内瞬态试验技术研究

燃料棒堆内瞬态试验是高性能燃料组件研究的重要课题之一。试验的最终目的是确定国产压水堆燃料棒在不同燃耗下运行的破坏阈值,研究其破坏机理,为国产高性能燃料组件的设计积累数据。 瞬态试验的堆内试验于2001年5月在中国原子能科学研究院重水研究堆上进行。试验装置位于反应堆的中央孔道,燃料棒的释热由堆内试验回路带出。试验中燃料棒的功率跃增是通过移动固体中子吸收体实现的,即反应堆在稳定运行时,利用移动固体中子吸收体调节反应堆局部功率的方式,使燃料棒的辐照功率由低功率跃增到高功率。为获取功率测量数据并验证试验的可重     

压水堆燃料棒若干设计准则的研讨

本文主要研究和讨论目前国内外有差别的若干压水堆燃料棒设计准则方面的问题,并简介燃料棒燃耗加深、设计和制造工艺改进、新材料应用和使用条件变化等对压水堆燃料棒安全设计准则的影响.     

燃料棒边缘效应下的子群共振计算方法研究

共振伪核素子群方法可用于处理燃料棒内部空间相关的共振干涉效应,然而该方法只能计算径向均匀核子密度的燃料棒问题,无法处理因边缘效应造成的径向核子密度非均匀分布的问题。针对此问题,基于改进的伪核素理论,提出了一种新的伪核素方法。计算结果表明,该方法解决了原始共振伪核素子群方法无法处理的边缘效应问题,相比于Bondarenko迭代法和干涉因子法,具有更高的精度。     

压水堆燃料棒束通道内过冷沸腾分析

使用Fluent14.5两流体模型中的RPI(Rensselaer Polytechnic Institute)壁面沸腾模型,对堆芯燃料棒束通道内过冷沸腾现象进行数值模拟,得到了通道内的流场、温度场以及空泡份额的分布,分析了定位格架和搅混翼的存在对热工水力特性的影响。数值结果表明,格架的存在会造成很大的压降,而搅混翼会对流场、温度场和空泡份额分布产生显著影响;RPI壁面沸腾模型的模拟结果与Bartolemei试验数据符合很好。     

压水堆燃料棒芯块事故后传热的简化分析

压水堆核电厂在严重事故下,堆芯换热条件恶劣,此时包含衰变热的堆芯非稳态传热分析过程较为复杂.本文以大亚湾核电厂M310机组一回路热段双端断裂为假想工况,用简化分析方法研究事故后衰变热的传递情况,获得了含时间变量的温度场简化计算公式.采用ANSYS有限元分析软件,用非简化分析的方法计算分析,两种方法对比验证.研究结果显示...     

压水堆燃料棒三维热-力学性能的精细模拟

压水堆燃料棒工作在复杂的辐照、热和力学环境中,对其性能进行定量评估涉及多种复杂的物理现象。目前常用的燃料性能分析程序一般对结构采用简化的轴对称假设,对辐照肿胀、辐照蠕变和高温蠕变等物理现象以及辐照-热-力等物理场之间的耦合考虑并不充分。基于ABAQUS有限元求解框架,开发了压水堆燃料棒三维热-力学性能的模拟程序,利用程序对压水堆燃料棒进行了稳态分析,以及升功率和反应性引入事故两种瞬态分析。结果表明:辐照引起燃料致密化和肿胀对燃料温度变化有重要影响;芯块应变增加主要是由裂变产物肿胀引起的;芯块几何结构导致包壳应力集中发生在芯块间的交界面处;燃料棒功率的急剧变化会加快芯块表面破裂的进程;反应性引入事故会导致芯块从内部开始破裂,并会引发芯块-包壳的接触。     

压水堆燃料棒在轴向流作用下的随机振动响应研究

基于随机振动理论,建立了在轴向流作用下压水堆燃料棒随机响应的纯理论分析方法。将流体力考虑为沿燃料棒轴向位置的脉冲随机荷载,结合模态分析技术,从功率谱分析法推导出燃料棒振动均方根响应的表达式。提供了一套不依赖燃料组件流致振动实验的纯理论分析方法,重点分析了等效流速、湍流强度、相关长度系数等几个主要流场参数对结构均方根响应的影响。结果表明,本文计算模型的精度满足工程分析要求,燃料棒响应随等效流速、湍流强度和相关长度系数的增大而增大;其中响应对于等效流速和相关长度系数的变化较为敏感,而与湍流强度呈线性变化关系;在压水堆运行中的燃料棒均方根幅值约处在μm量级。     

压水堆燃料标准体系研究

文章对美国和法国的核燃料标准体系进行了介绍,重点对我国压水堆燃料标准体系及其包含的主要法规标准进行了梳理和综述,并建议短期参照美国标准补充与锆材相关以及安全相关的标准,以适应我国目前的发展需要和完善我国的核燃料标准体系,从长期来看应将我国与压水堆燃料设计和制造有关的标准整合成如RCC-C形式的综合性标准,以彻底解决压水堆燃料的标准问题。     

百万千瓦级压水堆核电站燃料棒制造工艺

对百万千瓦级压水堆核电站燃料棒的结构特点、技术特性进行了描述,并对该类型燃料棒的主要制造工艺包括电子束焊接、压力电阻焊接、燃料芯块装管等进行论述和分析,最后对该元件的国产化提出意见和建议。     

美国和俄罗斯压水堆燃料棒设计准则对比分析

中国在研制自主知识产权的压水堆燃料棒时需要制定相应的评价准则及准则限值,其制定过程中可参考世界范围内的经验。文章针对L/II类工况下燃料棒设计准则、准则限值以及不确定性处理方法,对具有代表性的美国AP1000和俄罗斯VVER-1000压水堆燃料棒进行逐项对比分析。对比分析结果显示:两国在主要准则的要求方面一致,中国在这些准则的制定上可参考两国规定;个别准则要求存在明显差异,中国可根据工程实际及燃料棒特征进行取舍;此外,两国对模型不确定性的处理方法不同,建议中国开发者参考美国方法考虑该问题。     

压水堆燃料棒包壳微振磨损计算方法

采用Archard磨损公式作为压水堆燃料棒包壳的磨损理论模型,预测燃料棒包壳与格架之间的微振磨损,其中关键的物理量是磨损系数、燃料棒与格架之间的接触力以及滑动距离。磨损系数一般通过试验确定。随着燃耗加深,燃料棒与格架之间的接触力是时变函数,燃料棒夹持力随燃耗的变化曲线可采用试验或经验公式确定。由格架刚凸的刚度、包壳与格架的接触力以及它们之间的摩擦系数确定滑动阈值,将最大湍流激励的振动响应与滑动阈值进行比较,确定燃料棒包壳相对于格架是否存在滑动,计算燃料棒包壳在微小时间间隔内的滑移距离。几个物理量确定后,对磨损公式时间积分得到燃料棒包壳的微振磨损量。根据圆柱和表面的磨损几何关系,理论推导磨损量与磨损深度的关系,确定磨损深度,将磨损深度与相关准则进行比较,评估燃料棒包壳是否满足机械完整性的要求。     

300MWe核电站压水堆燃料棒热工特性计算分析

本文对秦山核电站300MWe压水堆燃料棒在第一周期内各种热工特性参数例如:燃料棒温度、棒间隙热导、棒内气体压力、包壳管的应力和变形随燃耗的变化,以及堆芯内最小DNB比等作了计算。此外对一些因素作了分析,给出了它们对计算误差的影响。     

压水堆燃料棒裂变产物释放产生比计算方法

为对压水堆一回路源项进行准确分析,在研究了美国核管制委员会(Nuclear Regulatory Commission,NRC)发布的计算气体裂变产物释放产生比(Release to Birth Ratio,R/B)的ANSI/ANS-5.4标准及法国METEOR 1.5程序计算气体裂变产物释放产生比的方法后,分别利用几种方法计算了燃料棒在不同功率水平以及不同燃耗下的几种气体裂变产物的释放产生比,对几种方法进行了研究分析。结果表明,燃料棒的裂变产物释放产生比会随着其功率以及燃耗而增大,相较于美国ANSI/ANS-5.4-2011标准,法国METEOR 1.5程序方法更为保守,而NRC原有的ANSI/ANS-5.4-1982标准最为保守,计算出的释放产生比最大,ANSI/ANS-5.4-2011标准能较好地适用于压水堆核电站裂变产物释放份额的计算。     

压水堆完整和破损燃料棒燃料包壳化学相互作用层拉曼特征分析

为研究压水堆完整和破损燃料棒燃料包壳化学相互作用(FCCI)层物相结构组成及影响因素,通过拉曼光谱对燃耗为45 GW·d/tU和41 GW·d/tU的完整和破损燃料棒FCCI层进行了研究分析。结果表明：完整燃料棒形成了周向厚度为14～19μm的FCCI层,主要由两个不同相结构区域组成,分别为靠近包壳界面的单斜和四方相氧化锆混合区域及靠近燃料芯块的四方相区域,在包壳界面附近约7μm范围内,观察到明显的705 cm^-1特征峰,该峰的形成源于界面压应力和辐照缺陷的共同作用;破损燃料棒形成了周向厚度为37～61μm的FCCI层,主要由两个不同形貌和相结构区域组成,即靠近包壳界面附近具有多孔、裂纹特征的单斜相氧化锆区域以及靠近燃料芯块的非晶结构区域。对FCCI层相结构的分布及转变影响因素进行了分析讨论,完整燃料棒FCCI层中四方相氧化锆的稳定与界面压应力、中子辐照缺陷和裂变产物作用有关,破损燃料棒FCCI层中单斜相氧化锆的存在则主要来源于应力的弛豫和氧的正常化学计量比。     

燃料棒共振有效温度机理性模拟程序FRET研发

利用蒙特卡罗程序模拟燃料棒中功率分布、利用燃料棒性能分析程序模拟燃料棒中的热力学行为,建立能够计算燃料棒共振有效温度的计算模型,并开发了燃料棒共振有效温度机理性模拟程序(FRET)。通过与SCIENCE程序包中SMART程序相关计算模块的计算结果对比,表明FRET程序能够准确地模拟计算压水堆不含可燃毒物燃料棒的共振有效温度。与工程使用的燃料棒共振有效温度计算程序相比,本文开发的机理性程序FRET不需要用户输入燃料有效温度的加权经验参数,能够计算不同类型燃料棒,具有更为广泛的应用性。     

压水堆燃料棒堆内瞬态试验功率调节装置设计

燃料棒功率瞬变调节技术是燃料元件堆内瞬态行为试验研究中的关键技术之一.本工作设计功率调节装置,以实现对燃料棒在堆内瞬态试验过程中的功率调节.该装置由驱动机构、固体中子吸收体、控制系统组成.堆内外的试验结果表明功率调节装置运转顺利,控制系统可控制吸收体以不同速度上下运动,同时又可在事故情况下停止吸收体的运动,以确保反应堆安全.