乏燃料溶解器燃料棒随机分布建模方法

利用Matlab商用数学软件对乏燃料溶解器中剪切后的燃料段随机分布建立模型,使用蒙特卡罗粒子输运程序MCNP和MONK9a对模型进行验证,并针对不同成分及长度的燃料段进行临界计算,分析随机分布模型的稳定性。     

乏燃料后处理溶解过程核临界安全初步分析

通过建立合理的空间分布模型,对后处理厂乏燃料溶解不同阶段的核临界安全问题进行分析,同时对重要的核临界安全参数给予影响评价。结果显示,在仅考虑易裂变核素形态转变的理想情况下,溶解初期为最危险状态;温度升高和硝酸浓度增大对系统的影响为负效应,影响均小于4%;可溶中子毒物的加入与燃耗信任制技术的应用能大幅提高系统的经济性,影响均可达到30%。     

乏燃料批式溶解器放大设计与水力学试验研究

为提高乏燃料批式溶解器的处理能力,满足我国工业规模后处理厂的要求,以现有的批式溶解器为基础,提出了一种采用笼式固体中子毒物的溶解器放大设计方案,并据此设计和加工了试验样机及试验台架,开展了水力学试验研究。水力学试验结果表明：鼓泡压空流量、鼓泡压空入口位置、液相温度和蒸汽流量是影响溶解器循环速率的显著因素,而负载、气相压力和液位对循环速率的影响相对较小;循环速率随鼓泡压空流量的对数值几乎呈线性增加趋势。     

乏燃料连续溶解过程的动态仿真模型研究

本文通过分析乏燃料芯块与硝酸之间溶解反应的质量传递过程,以及溶解液中溶质的质量传递过程,基于质量衡算得到了乏燃料芯块溶解过程的动态溶解模型,并利用Comsol和Matlab软件建立了求解溶解模型的仿真程序。仿真结果表明,在温度90℃、硝酸进料浓度6 mol/L、进料流率11 L/min、回流量35 L/min的工艺条件下,溶解液需要270 min达到出料要求,而达到平衡所需时间为2 000 min。达到平衡后的溶解液出料中,铀浓度为253.23 g/L、硝酸浓度为2.78 mol/L,能满足出料要求。模拟结果的全过程质量平衡计算表明,模拟结果与理论计算值的相对误差为2.57%。模拟结果中溶质浓度变化趋势与实际过程基本一致,溶解器内铀浓度总体上呈先迅速升高、后较快减小、最后又缓慢减小,而硝酸浓度总体变化趋势则与铀浓度的变化趋势相反。以上结果表明,本研究所建立的回转式连续溶解器动态溶解仿真模型能较好地描述该溶解器中乏燃料的实际溶解行为,能为实际生产过程中乏燃料溶解工艺段提供仿真数据支撑。     

15 “三改二”溶解器去污及解体试验研究

我国核燃料后处理厂主工艺设备的退役去污已进行了多年，但因核燃料后处理厂主工艺设备在长期运行过程中所直接接触的介质，主要为放射性很强、组成复杂的硝酸体系，设备的表面污染状况严重，沾污牢固，所采用的化学去污工艺（酸、碱清洗）的持续去污能力差。针对上述情况，中国原子能科学研究院和核工业第二研究设计院共同研究开发了用于核燃料后处理厂主工艺设备的FL高效去污剂及去污工艺。     

动力堆乏燃料溶解液中不溶物的离心沉降：工程性验证实验

本文报导了动力堆乏模拟料液的配制和离心沉降法去除不溶颗粒物的实验结果，并讨论了影响离心沉降效率的主要因素。     

反应堆乏燃料组件的破损检测

为了解决某反应堆101盒乏燃料组件外运送贮,对乏燃料组件破损检测方法进行了研究,在已有技术的基础上,根据自身的需求设计、加工了新的采样系统,设计了工作流程,并给出了测量数据的判断依据。该采样系统可以在水下实现一次对一批乏燃料组件进行逐个取样,每个样品对应一个确定的组件,检测效率高。测量破损检测样品101个,根据测量结果判断出1个样品含有85Kr,其余样品不含85Kr或是85Kr的含量低于该条件下仪器的探测限,表明101盒乏燃料组件中有1盒组件包壳存在破损情况,其余组件包壳未破损。     

AP1000乏燃料水池失冷瞬态特性研究

以AP1000堆型为参考，建立乏燃料水池冷却系统主要设备的热平衡耦合数学模型，并研究各类失冷事故下乏燃料水池水温的瞬态变化。模拟结果显示，在整堆芯卸料时即发生丧失所有冷却途径的事故，则燃料裸露时间约为24 h；在装料后即发生丧失所有冷却途径的事故，则燃料裸露时间约为213 h。这些工况的模拟结果为应对相应乏燃料水池失冷事故提供了参考反应时间。      

AP1000外部灾害情形下乏燃料池缓解策略研究

日本福岛核事故后,乏燃料池（SFP）在事故中的安全性得到广泛的关注。AP1000乏燃料池冷却系统（SFS）是一非安全相关的系统,不需在事故后运行以缓解设计基准事故。但乏燃料池在超设计基准事故或外部灾害事件（包括自然灾害和人为事件）下的安全性一直是核电厂设计的重点。本工作结合美国核能研究所（NEI）给出的扩大损害的缓解导则（EDMG）提出了针对AP1000外部灾害情形下的SFP缓解策略（包括内部策略和外部策略）,并对策略进行了评估。本工作结论有助于AP1000 SFP EDMG的建立,对AP1000核电厂的设计、建造、运行管理和事故管理均有很强的参考价值。     

我国乏燃料后处理大厂建设的几点思考

本文在分析了国际乏燃料后处理设计思路、工艺流程、相关关键技术、建造过程和运营经验的基础上,结合我国乏燃料后处理技术现状以及相关配套,就我国乏燃料后处理大厂的建设提出初步的思考.     

Safety Concerning Transportation of Spent Fuel

The Central Research Institute of Electric Power Industry (CRIEPI) has been conducting, under contract with the Science and Technology Agency of Japan, the spent fuel transport cask reliability demonstration test since 1977 to verify the safety and reliability of spent fuel transport casks. The first phase of this test was completed in 1987.

In this demonstration test, both 50 t and 100 t class of casks, designed and manufactured by current techniques, were subjected to tests to verify the integrity and adequacy of the design and manufacturing techniques through observation of behavior of the cask under test conditions. The casks were subjected to tests under normal conditions and under the accident conditions specified in the Japanese regulations and the IAEA regulations, and also to pressure tests, which were performed from the viewpoint of safety in shipping, although by sea, this is not specified in the Japanese regulations.

From the test results, it was confirmed that the 1001 class cask maintained its integrity and characteristics in conformity with regulations even after accident condition tests. It is clear that the design concept and manufacturing procedure employed for this cask is adequate.     

10MW高温气冷堆乏燃料元件的贮存

10MW高温气冷堆（HTR-10）在设计寿命内共卸出约9万个乏燃料元件，其放射性裂变产物的活度高达1.0×10¹⁶Bq，必须妥善处置。HTR-10乏燃料元件卸在密封和屏蔽的乏燃料罐内，每罐可容纳2000个乏燃料元件。这些罐暂存在反应堆建筑物最底层的乏燃料暂存库内，在库内采取通风冷却。若干年后，通过转运小车运至反应堆大厅竖井下方，再用大厅吊车从竖井吊至地面，最后用卡车运至最终贮存库。     

非能动压水堆核电厂乏燃料池风险评价

以非能动压水堆核电厂为研究对象,对可能引起乏燃料损伤的内部事件进行了风险评价。采用PSA软件RiskSpectrum建立事件树和故障树模型,进行乏燃料损伤频率（FDF）定量化。结果表明：在所有工况下总的FDF为2.05×10^-9/(堆•年),远小于堆芯的损伤频率（约2.41×10^-7/(堆•年)）;即使在放射性完全释放的假设下,乏燃料损伤导致的大量放射性释放频率仍较堆芯损伤导致的大量放射性释放频率（约2.38×10^-8/(堆•年)）低1个量级;由于非能动压水堆核电厂有多重预防缓解措施以应对乏燃料池（SFP）事故,SFP风险远低于堆芯风险,可实现核安全导则的安全目标。     

福岛乏燃料水池事故探讨

日本福岛核事故暴露出乏燃料水池安全的重要性和严峻性,乏燃料水池的安全监管应给予高度重视.本文描述了日本福岛第一核电厂乏燃料水池的基本情况,简要分析了4号机组乏燃料水池的事故起因和乏燃料源项,最后总结了从此次事故中汲取的经验教训.     

加速器驱动先进核能系统的乏燃料循环再生研究北大核心CSCD

乏燃料后处理是核燃料循环的关键环节,制约核电的可持续发展。借助于加速器驱动先进核能系统(ADANES)提供的高通量、硬能谱的外源中子,其乏燃料后处理只需除去乏燃料中的挥发性裂变产物和影响次锕系元素嬗变的中子毒物,长寿命的次锕系元素Np、Am、Cm可与二氧化铀一起转化为新的燃料元件在加速器驱动燃烧器中燃烧、嬗变、增殖和产能。基于此,本课题组提出了加速器驱动的乏燃料后处理及再生制备的技术路线,包括高温氧化粉化与挥发、选择性溶解分离和燃料再生制备。本文主要介绍了近几年本课题组在这三方面所取得的一些成就,希望能为加速器驱动先进核能系统的乏燃料后处理提供基础数据。     

轻水堆乏燃料和钍燃料在ACR-700利用的探索

轻水堆乏燃料和钍燃料的利用是解决乏燃料后处理问题和核燃料短缺的有效途径之一。本工作以ACR-700标准燃料为参考,研究了4种不同混合比例的轻水堆乏燃料及钍燃料在ACR-700中的k_∞和燃耗。研究结果表明,将裂变产物分离后,轻水堆乏燃料的重锕系核素在ACR-700中可作为一很好的燃料;只要加入足够的启动燃料,钍燃料也可作为很好的转换燃料,使反应堆内生成²³³U的速率大于易裂变燃料的消耗速率,²³³U的生成对反应堆运行后期维持临界起重要作用。     

用MELCOR程序分析600 MWe核电厂乏燃料水池失去厂内外电源严重事故

利用MELCOR程序建立了600 MWe核电厂乏燃料水池计算模型,分别计算了在正常储存、正常换料和反应堆事故工况下,乏燃料水池失去厂内外电源严重事故序列。计算结果表明,燃料组件大约裸露一半后,锆水反应导致燃料熔化并产生大量氢气。分析了喷淋和注水对乏燃料水池事故的影响,分析结果表明,在燃料包壳失效前,以沸腾蒸发速率注水或喷淋能中止事故发展,并能使乏燃料水池水位缓慢回升。     

压水堆核电站乏燃料元件γ扫描测量

在压水堆核电站乏燃料元件检验中,完成了4根完整元件棒、4根破损元件棒的γ扫描测量,元件燃耗分布在9600～45000 MW•d/t（U）之间,获得了完整元件轴向相对燃耗分布、破损元件¹³⁷Cs分布及迁移流失情况。结果显示,破损元件均存在不同程度的Cs迁移流失,破口处存在¹³⁷Cs计数突变（降低）。破损元件¹³⁴Cs/¹³⁷Cs原子比分布与相邻完整元件基本一致,表明¹³⁴Cs、¹³⁷Cs流失比例近似相等,可用¹³⁴Cs/¹³⁷Cs原子比表征其相对燃耗分布;破口处可通过低挥发性核素¹⁵⁴Eu计数水平判断燃料芯块是否缺失。检验结果可为燃料元件破损原因分析及堆内行为分析提供重要依据。     

压水堆乏燃料中间贮存技术研究

本文通过调研主要核电国家的压水堆核电站乏燃料中间贮存与处理现状,分析研究近年来在压水堆核电站乏燃料中间贮存方面的趋势,明确乏燃料干式贮存技术将是未来压水堆核电站乏燃料中间贮存的主流。结合我国压水堆核电站乏燃料的现状并对未来核电站乏燃料贮存与处理工作提出建议。