高温气冷堆核电站废物最小化大纲初步研究

正高温气冷堆核电站要实现放射性废物最小化,有效的管理是非常重要的。建立有效的废物最小化大纲,有利于:1)减少工作人员和公众的照射;2)改进工艺和减少废物量;3)降低或排除事故的可能性或放射性物质释放;4)降低废物管理成本;5)提升管理的有效性;6)优化废物管理机构体系。高温气冷堆核电站放射性废物最小化大纲基本框架(建议)列于表1。     

球床式高温气冷堆的余热不确定性分析

反应堆在停堆后相当长时间内仍具有较高的剩余发热是核电站的重要特性,也是核电站安全分析的关键。因此,对反应堆余热及其不确定性进行分析,对于合理设计余热排出系统、研究论证燃料元件在事故后的安全特性等均具有重要意义。本工作结合德国针对球床式高温气冷堆制定的余热计算标准,介绍了球床式高温气冷堆剩余发热及其不确定性的计算方法,并结合200 MWe球床模块式高温气冷堆示范工程（HTR-PM）的初步物理设计,对长期运行在满功率平衡堆芯状态下的反应堆停堆后的余热及其不确定性进行了计算分析,为进一步的事故分析提供依据。     

球床式高温气冷堆球流混流的影响分析

研究球床式高温气冷堆球流存在的混流对堆芯关键参数的影响。开发了能模拟球流混流过程与效果的MFVSOP程序。选择球床模块式高温气冷堆核电站示范工程(HTR-PM)平衡堆芯为研究对象,对比分析不同的混流程度对堆芯功率峰值、功率密度等参数的影响及其不确定性。分析发现,混流对球床式高温气冷堆关键参数的不确定性影响不大,多次通过的燃料循环方式可降低不确定性。     

核设施运行及退役中的废物最小化技术

核设施的运行及退役不可避免会产生放射性废物,废物管理的代价以及对公众、工作人员和对环境的危害取决于废物的数量及废物中所含的放射性核素,在核燃料循环过程中进行废物最小化管理是降低这些影响的一项必须的活动。在有些国家,废物最小化已作为一项国策。本文介绍了放射性废物最小化的环境效益及核设施运行和退役过程中废物最小化的方法,重点介绍了已研发的部分有效的废物最小化技术。通过总结美国等发达国家的放射性废物最小化的经验,提出了如何在我国实现放射性废物最小化的建议。     

聚变—裂变混合堆安全性初探

对聚变－裂变混合堆的安全性进行了初步分析和探讨。主要利用改进后的混合堆放射性程序ＦＤＫＲ对混合堆产生的核废物及放射性进行计算，并将结果与压水堆、高温气冷堆和液态金属冷却快中子增殖堆进行了比较。结果表明，混合堆与裂变动力堆相比有较好的安全性。     

高温气冷堆启动过程的模拟与分析

本文利用工程模拟机可实时计算、多系统耦合求解的技术优势,对球床模块式高温气冷堆核电站(HTR-PM)的启动过程进行模拟。分析并掌握了HTR-PM主要运行参数的变化规律和调节手段,研究了模块式高温气冷堆在启动过程中的运行特性,特别是不同模块间所体现出的耦合效应对整个系统运行特性的影响,为电厂运行方式的确定和具体运行规程的制定提供了重要参考。     

群堆模式下核电站放射性废物最少化的实践和探索

本文对大亚湾、岭澳核电站实行群堆模式管理后在运行期间实施放射性废物最少化管理的实践经验进行了探索和总结.从管理、技术等方面分析了实现废物最少化的措施、已取得的成效以及仍然存在的问题,在此基础上提出了进一步改进核电站放射性废物管理工作的建议.     

聚变－裂变混合堆安全性初探

对聚变－裂变混合堆的安全性进行了初步分析和探讨．主要利用改进后的混合堆放射性程序ＦＤＫＲ对混合堆产生的核废物及放射性进行计算，并将结果与压水堆、高温气冷堆和液态金属冷却快中子增殖堆进行了比较。结果表明，混合堆与裂变动力堆相比有较好的安全性。     

核电厂离堆放射性废物处理方案浅析

根据核电厂对处理后"废物体积最小化"的原则,核电厂离堆废物处理方案在核电厂群堆建设和专业化运营模式下已经具有很大的应用潜力。通过AP1000核电机组离堆放射性废物处理方案与CPR1000处理方案的比较,对在当前群堆建设模式下实现合理可行的核电厂离堆放射性废物处理方案进行探讨,给出了核电厂离堆放射性废物处理优化方案。     

基于精细燃耗历史及精细燃耗链的球床高温气冷堆燃耗不确定性分析

球床高温气冷堆的燃料管理具有燃料球多次通过堆芯的特点,使得燃料元件经历的燃耗历史十分复杂。球床高温气冷堆堆芯物理设计程序VSOP可以提供燃料元件的精细燃耗历史,但仅包含少量燃耗链和核素种类。而清华大学自主开发的燃耗计算程序NUIT可实现精细燃耗计算,且包含完整燃耗链和核素信息,但不具备精细燃耗历史跟踪功能。本文基于NUIT,结合VSOP提供的球床高温气冷堆精细燃耗历史,开发了球床高温气冷堆堆芯的精细燃耗计算功能,搭建了带有精细燃耗历史模拟和精细燃耗链核素的燃耗分析流程,并实现燃耗不确定性分析功能。在此基础上研究了裂变产额不确定性对球床高温气冷堆燃耗计算不确定性的贡献,并与VSOP的计算结果进行对比。计算分析结果显示,基于NUIT的精细燃耗计算结果和VSOP的燃耗计算结果得到了相互验证,且可以得到更多的核素浓度信息,该计算结果是开展球床高温气冷堆衰变热不确定性研究的基础。     

Water-ingress analysis for the 200 MWe pebble-bed modular high temperature gas-cooled reactor

Water ingress into the primary circuit is generally recognized as one of the severe accidents with potential hazard to the modular high temperature gas-cooled reactor adopting steam-turbine cycle, which will cause a positive reactivity introduction, as well as the chemical corrosion of graphite fuel elements and reflector structure material. Besides, increase of the primary pressure may result in the opening of the safety valves, consequently leading the release of radioactive isotopes and flammable water gas. The analysis of such a kind of important and particular accident is significant to verify the inherent safety characteristics of the modular HTR plants.Based on the preliminary design of the 200 MWe high temperature gas-cooled reactor pebble-bed modular (HTR-PM), the design basis accident of a double-ended guillotine break of one heating tube and the beyond design basis accident of a large break of the main steam collection plate have been analyzed by using TINTE code, which is a special transient analysis program for high temperature gas-cooled reactors. Some safety relevant concerns, such as the fuel temperature, the primary loop pressure, the graphite corrosion, the water gas releasing amount, as well as the natural convection influence on the condition of failing to close the blower flaps, have been studied in detail. The calculation results indicate that even under some severe hypothetical postulates, the HTR-PM is able to keep the inherent safeties of the modular high temperature gas-cooled reactor and has a relatively good natural plant response, which will not result in environmental radiation hazard.     

模块式高温气冷堆核电站的运行特性研究

球床模块式高温气冷堆核电站(HTR-PM)由于具有多个模块，运行特性比单堆电站更复杂。利用集总参数方法建立了HTR-PM的动态模型，并利用该模型对电站的运行过程进行了仿真。升功率运行的仿真结果表明，蒸汽温度严重偏离了正常允许值。设计了1个基于蒸汽温度的简单控制器，仿真结果表明，该控制器能很好地对电站进行运行控制，结果令人满意。     

运行核电厂放射性固体废物管理实践与探讨

我国核电事业的快速发展导致中、低水平放射性固体废物的产生迅速增加,本文通过对运行核电厂放射性固体废物管理现状及问题进行分析,提出了持续推进放射性固体废物最小化、加快处置场建设、改善放废运输条件、提升固体废物处理效能,专业运作强化监督等对策建议。     

田湾核电基地废物最小化

田湾核电基地目前有4台WWER核电机组和两台M310改进型核电机组。为了降低待处置固体废物包产生量,满足废物最小化管理目标,田湾核电基地在从源头减少放射性废物的同时,建造了6台机组共用的放射性废物处理中心。采用烘干、超级压实和水泥固定工艺处理放射性废物,配合采用混凝土高完整性容器,在废物包满足近地表处置要求的前提下,各机组每年需要处置的废物量不超过50 m³。具有良好的经济效益和社会效益,对多堆核电厂址的废物最小化有一定的借鉴意义。     

High temperature reactor development in China

Since the late 1970'-s the research and development program on the high temperature gas-cooled reactor (HTR) has been carried out in China. The 10 MW High Temperature Gas-cooled Reactor-Test Module (HTR-10) reached first criticality in 2000 and was put into full power operation in 2003. Six safety demonstration tests were done on the HTR-10. The project of the HTR-10 with a gas turbine cycle is underway. The project of the HTR demonstration plant with a power of around 150 MWe (HTR-PM) is planned. In this paper the HTR development in China is briefly described.     

Thermohydraulic transient studies of the Chinese 200 MWe HTR-PM for loss of forced cooling accidents

Pressurized and Depressurized Loss Of Forced Cooling (PLOFC and DLOFC) are two important design basis accidents for high temperature gas-cooled reactors. Analysis of the reactor characteristic behaviors during LOFC can provide useful reference to the physics, thermohydraulic and structure designs of the reactor core, and can also verify the design of the Residual Heat Removal System (RHRS). The 200 MWe High Temperature gas-cooled Reactor Pebble-bed Module project (HTR-PM), designed by the Institute of Nuclear and New Energy Technology (INET) of Tsinghua University in China, is characterized by its inherent safety features, such as shutdown ability via negative temperature coefficients of reactivity, passive mechanism of decay heat removal and so on.     

阳江核电厂放射性固体废物最小化实践和探索

本文总结了阳江核电厂放射性固体废物最小化的实践和经验。通过实施高整体容器(HIC)废物处理工艺、放射性可燃废物外运焚烧等废物最小化管理措施,从设计、技术、管理等方面分析了核电厂固体废物最小化措施的成效和不足,提出了进一步改进核电厂放射性废物管理工作的建议。     

A nodal dynamic model for control system design and simulation of an MHTGR core

The modular high-temperature gas-cooled nuclear reactor (MHTGR) is seen as one of the best candidates for the next generation of nuclear power plants. China began to research the MHTGR technology at the end of the 1970s, and a 10 MWth pebble-bed high-temperature reactor HTR-10 has been built. On the basis of the design and operation of the HTR-10, the high-temperature gas-cooled reactor pebble-bed module (HTR-PM) project is proposed. One of the main differences between the HTR-PM and HTR-10 is that the ratio of height to diameter corresponding to the core of the HTR-PM is much larger than that of the HTR-10. Therefore it is not proper to use the point kinetics based model for control system design and verification. Motivated by this, a nodal neutron kinetics model for the HTR-PM is derived, and the corresponding nodal thermal-hydraulic model is also established. This newly developed nodal model can reflect not only the total or average information but also the distribution information such as the power-distribution as well. Numerical simulation results show that the static precision of the new core model is satisfactory, and the trend of the transient responses is consistent with physical rules.     

核电厂放射性固体废物管理系统的研究与开发

目前我国在运核电厂和其他所有堆型（CPR1000、EPR和AP1000）的在建核电厂均缺少一套统一的放射性固体废物管理系统,缺乏对放射性固体废物从产生到最终处置的全周期跟踪管理。根据核电厂的放射性废物管理需求,研制了一套适合于各核电机型的核电厂放射性固体废物管理系统,对废物源项、处理、暂存、运输、处置全过程进行跟踪,使放射性废物管理安全、可控;研发了废物管理跟踪单和数据库,分析了废物管理工艺流程的逻辑关系,根据废树脂、浓缩液、废滤芯、检修废物等处理工艺分别设计了核素计算模型,可推算指定时刻的放射性水平,实现放射性废物数据的深度分析、应用以及对放射性废物安全管理的全过程追踪。研究成果已经在国内部分核电厂使用,有助于提高核电厂的放射性废物管理水平,具有较大的安全和社会意义。同时,该系统记录的数据有助于核电厂实现辐射防护优化设计和放射性废物最小化管理。