HFETR套管型燃料元件破损判断方法研究

高通量工程实验堆(HFETR)的运行经验表明,核素趋势分析法分析燃料元件破损存在一定弊端,包壳中核燃料的释放会影响核素分析法的准确性。针对HFETR套管型燃料元件,结合运行经验,以典型核素131I为例,通过分析燃料元件正常腐蚀产物与裂变产物的关系,研究燃料元件破损趋势,提出K值趋势判断法与核素区域判断法,并根据运行数据确定2种分析方法的准确性,确保反应堆的安全运行。     

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。      

HFETR 80 MW运行时二次侧水流量衰减瞬态分析

燃料元件的壁温是影响包壳完整性的一个重要因素。HFETR功率运行时发生二次侧水流量衰减后,HFETR的固有安全性能否确保燃料元件温度不超运行限值是本文研究的重点。因此,本文基于RELAP5程序建立了HFETR回路系统模型,对HFETR 80 MW运行时不同程度的二次侧水流量衰减情况进行模拟分析,并假设运行人员不人为干预。结果表明:在不进行人为干预的30 min内,仅依靠反应堆保护系统自动停堆,燃料元件的壁温最大值为174.7～174.8℃,小于允许限值(195℃)。即使在二次侧水完全断流且运行人员不进行任何操作的30 min内,反应堆仍处于安全状态,可避免人因误操作而引入的安全风险。     

HFETR运行寿期和燃料元件装载量优化研究

文章建立了中子转换比与运行寿期之间关系的分析模型,设计出不同运行寿期的实际堆芯并进行计算,研究了⁶⁰Co产量和中子转换比随高通量工程试验堆（HFETR）运行寿期的变化规律。同时,通过对新燃料元件堆芯的研究找出燃料元件装载量对⁶⁰Co产量和中子转换比的影响,采用点堆模型分析平衡堆芯下HFETR的燃料元件装载量。该优化研究的目的在于为HFETR堆芯装载和运行方式优化提供参考以提高其运行的经济性。结果表明,HFETR运行寿期设计为25 d较佳,在此寿期下的平衡堆芯燃料元件理想装载量为70盒。     

HFETR 80盒元件堆芯的研究

从理论分析和运行结果比较了高通量工程试验堆(HFETR)80盒、60盒燃料元件堆芯的性能。结果表明,HFETR 80盒元件堆芯在允许功率、材料辐照和单晶硅掺杂、钼-锝同位素生产等方面与60盒元件堆芯性能相同。80盒元件堆芯更有利于500kW试验回路入堆后堆的运行,有利于大幅度提高高比度~(60)Co医疗源产量和元件利用率。和60盒元件堆芯实     

HFETR 80盒元件堆芯的研究(英文)

从理论分析和运行结果比较了高通量工程试验堆(HFETR)80盒、60盒燃料元件堆芯的性能。结果表明,HFETR 80盒元件堆芯在允许功率、材料辐照和单晶硅掺杂、钼-锝同位素生产等方面与60盒元件堆芯性能相同。80盒元件堆芯更有利于500kW试验回路入堆后堆的运行,有利于大幅度提高高比度~(60)Co医疗源产量和元件利用率。和60盒元件堆芯实际生产情况相比,HFETR 80盒元件堆芯每年的~(60)Co同位素效益增加380万元以上。     

HFETR除气流量控制阀全开故障响应研究

基于Relap5建立了高通量工程试验堆(HFETR)一回路热工水力计算模型,并通过冷态实验验证了其准确有效。利用该模型对热态工况下的故障进行了模拟计算,获得了HFETR运行期间发生除气流量控制阀全开故障时一回路进出口压力、容积补偿器液位等参数的变化曲线。通过对数据的分析可知,该故障发生后HFETR可以保证燃料元件的淹没和冷却,反应堆是安全的;同时给出了故障发生后运行人员的响应时间、HFETR运行期间容补器的合理液位范围以及对除气流量控制阀的运行状态调整建议。     

HFETR旧燃料元件复用的安全分析

本文对 HFETR 现有旧燃料元件(已运行过二炉,燃耗深度约38%)复用进行了安全分析,给出了重新使用旧燃料元件的安全措施与限值标准.     

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。     

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。     

加速器驱动洁净能系统中的燃耗行为分析

研究了加速器驱动洁净核能系统（ADS）次临界反应堆内核素的演化。分析结果表明：ADS具有嬗变长寿命核废物的能力。从快堆和热堆的比较可知,ADS的快堆具有输出功率大、长寿命超铀放射性废物的累积水平低、裂变产物对反应堆反应性和能量增益影响小等优点。这些优点在利用U－Pu燃料循环的次临界堆中十分明显。对于利用Th-U燃料循环的次临界堆,热堆和快堆都是可以工作的;而对于U－Pu燃料循环的系统,快堆则是较好的选择。