LEU启堆模式下的氯盐快堆Th-U与U-Pu循环特性研究

相比于氟盐快堆,氯盐快堆重金属溶解度更大、中子能谱更硬、增殖性能更好,是实现闭式燃料循环的理想堆型。为了分析对比氯盐快堆的Th-U与U-Pu循环的性能,基于2 500 MW的氯盐快堆,采用熔盐堆过渡态计算程序TMCBurnup与平衡态搜索程序MESA,从核素的演化、增殖性能、安全性能、放射性水平等方面分析了采用低富集铀(Low Enriched Uranium,LEU)启堆在两种不同过渡模式下的Th-U与U-Pu循环的过渡态及平衡态的性能。结果表明:U-Pu循环对应的增殖性能要好于Th-U循环,边增殖边燃烧(Breeding and Burning,BB)模式下两者平衡增殖比分别为1.56与1.24,相应的倍增时间为13.5 a与16.5 a。预增殖过渡(Pre-Breeding and Burning,PBB)模式下增殖比分别为1.58与1.08,倍增时间为12.8 a与13 a。而Th-U循环则具有更好的安全性能,更低的超铀核素(Transuranics,TRU)积累量及更小的放射毒性。     

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。     

钍基先进CANDU堆燃料循环方式研究

在钍基先进CANDU堆的概念设计中，钍燃料的循环利用方式是一重要问题。文章采用中心两圈为钍燃料、外面两圈为稍加浓缩铀燃料的CANFLEX燃料棒束，通过对燃料棒束栅元物理特性的研究，提出了一套切实可行的直接自身再循环的燃料棒束循环方案。     

长寿命小型自然循环铅基快堆燃料选型

针对铅基快堆长寿命、小型化、自然循环的设计目标,构建铅基快堆堆芯模型并开展燃料选型研究,选取U-Pu、Th-U循环燃料及氧化物、氮化物、碳化物、金属燃料,分析比较了不同燃料的物性参数、在不同能谱条件下的堆芯物理特性。结果表明：在偏软能谱中,Th基燃料堆芯增殖能力更强,反应性系数负值更大,热工安全裕量更大、裂变产物容留能力更强;PuN-ThN燃料堆芯燃耗特性最佳,可在较疏松栅格条件下获得较强增殖能力,减少燃料装载量,确保固有安全性,兼顾堆芯长寿命、小型化、自然循环设计要求;但堆芯有效缓发中子份额较小,不利于反应性控制。     

应用于压水堆的钍铀燃料循环经济性分析

以大亚湾1号机组为参考堆型,使用经验证的程序计算分析20年运行中,分别采用铀燃料循环和钍铀燃料循环所对应的燃料循环成本。计算结果表明:如果采用后处理模式,则钍铀燃料循环经济性优于铀燃料循环。若天然铀价格高于120$/磅U3O8,则钍铀燃料循环一次通过模式下的燃料循环成本高于后处理模式下对应的成本,因此,若天然铀价格持续处于高位,采用后处理模式的钍铀燃料循环将更具经济优势。     

遗传算法在压水堆平衡循环优化中的应用研究

建立了遗传算法用于核电站平衡循环优化的数学模型 ;提出了该模型的遗传编码和遗传操作 ,完成相关程序编制 ;并和NNGFM堆芯物理计算程序构成一个完整的堆芯燃料管理程序。为了检验优化效果 ,以大亚湾核电站第 5炉参数作为参考方案 ,在无初值的情况下 ,针对不同的目标函数进行平衡循环优化。结果表明 ,循环长度最大化能延长 1 0EFPD左右 ,功率峰因子最小化使得功率峰因子从1 3 6降低到 1 2 9。     

核燃料循环中的技术与工业演变

本文介绍了从天然铀开采到燃料生产直到后处理的整个燃料循环中的技术和工业演变。核燃料循环的焦点是燃料组件的设计和制造。燃料制造业最重要的发展是以轻水堆 MOX 燃料形式出现的钚再循环。高杰马集团在燃料循环工业中处于领先地位。     

CNP650长燃料循环长短交替运行管理研究

海南核电厂1、2号机组采用我国自主设计的CNP650反应堆,由于海南电网存在着明显的用电峰谷期,使得海南核电厂从年换料向长燃料循环过渡的关键在于循环长度差异巨大的长、短交替运行设计。面向上述目标,本文针对CNP650反应堆,完成了新燃料组件类型和富集度设计、新燃料组件数目及布置设计、独立过渡循环设计,得到了CNP650反应堆长、短交替运行的长燃料循环燃料管理策略,从1号机组第5循环开始,通过4个过渡循环,进入循环长度分别为517.3等效满功率天（EFPD）和464.0EFPD的交替运行平衡循环,各项参数满足长燃料循环燃料管理设计要求,有效地解决了海南核电厂长周期运行的特异性需求,可直接应用于海南核电厂长燃料循环运行。      

华龙一号平衡循环燃料管理策略研究

核电厂燃料管理的主要任务是在约定的限制条件下,为核电厂一系列的运行循环做出其经济安全运行的全部决策,确定最佳的各循环装料策略。一座核电厂从建成到退役期间要经历初始循环、过渡循环、平衡循环序列,平衡循环在理想情况下是一个无限的循环序列,一般认为平衡循环是性能指标最佳的循环方案,并为燃料管理人员定为目标运行循环。基于华龙一号百万千瓦级核电厂,通过对燃料组件和可燃毒物的合理布置及优化,采用了混合富集度燃料组件的换料策略,进行了平衡循环的燃料管理方案设计。结果表明,燃料管理方案在循环长度、核焓升因子、慢化剂温度系数、停堆裕量和组件卸料燃耗方面均满足预先设定的燃料管理目标。平均批卸料燃耗和燃料组件燃耗限值的比值约为0.92,与AP1000、EPR等三代核电站相当,具有非常好的燃料经济性。     

燃料转运通道热工水力学实验设计与失真分析

燃料组件滞留转运通道期间的自然循环冷却过程涉及复杂的流动和传热现象,需对转运通道内燃料组件的热工安全问题开展研究。通过对转运装置流动和传热过程进行分析,确定燃料组件表面最高温度位置与对应的运行工况,完成了基于取样的实验模型设计。建立了针对转运通道的相似准则,对实验模型进行了失真分析。分析结果表明,实验模型保守,可用来评价转运装置中燃料组件的热工安全状态。