注锌对燃料包壳表面污垢沉积及硼析出的影响研究

反应堆一回路腐蚀产物在燃料包壳表面过冷泡核沸腾的作用下沉积于包壳表面，形成燃料污垢。一回路注锌被认为是抑制燃料包壳表面污垢沉积的重要途径之一。本文通过开展国产锆合金燃料包壳在不同锌浓度下的污垢沉积试验，研究在模拟核电站高温高压水环境中注锌对污垢沉积行为的影响，得到污垢沉积的锌浓度敏感性结果。冷却剂中的锌浓度越高，燃料包壳表面的烟囱状结构越不明显，污垢表面越平整，污垢沉积厚度越小，污垢内部镍铁比降低，硼析出量越少。当锌浓度增加至100μg·L^-1，污垢内部有少量含锌物相析出。结果表明：当锌浓度在0～100μg·L^-1范围内时，一回路注锌能够显著抑制燃料包壳表面的污垢沉积。     

燃料污垢引发堆芯轴向功率偏移的量化分析研究

压水堆一回路系统产生的氧化腐蚀产物，由于过冷沸腾在燃料棒表面发生沉积产生燃料污垢，冷却剂中的可溶硼也会在其中吸附，进而引发堆芯的轴向功率偏移异常，影响堆芯安全和运行。针对燃料污垢的形貌特征，首先采用蒙特卡罗方法建立燃料污垢层的中子学计算模型，考虑其强中子吸收效应以及空间自屏效应，评价燃料污垢层不同等效模拟方法的计算精度。基于评价结果，确定燃料污垢的模拟方法，并在堆芯核设计程序中予以实现。基于该方法，对设计堆芯的多循环燃料管理方案中，燃料污垢引发的轴向功率偏移进行量化计算分析，结果表明，该堆芯中燃料污垢引发轴向功率偏移的风险较低。     

燃料包壳腐蚀结垢机理及影响因素研究

燃料包壳结垢引起的腐蚀异常是导致燃料棒失效的重要原因之一。由于一回路水化学、反应堆运行模式、系统设备的更换、燃料设计和堆芯燃料管理等多种因素的综合作用，一回路系统释放的腐蚀产物（又称为污垢）会沉积在堆芯上部的燃料棒包壳表面，大量腐蚀产物的沉积会导致燃料棒包壳表面局部温度升高，引起包壳腐蚀加速，严重情况下会导致燃料包壳失效。本文对燃料包壳的腐蚀结垢机理进行研究，同时对其影响因素进行确定，为燃料包壳腐蚀结垢模型的建立奠定基础，对燃料棒综合性能分析中腐蚀模型的优化具有重要意义。     

锆合金包壳在模拟压水堆一回路冷却剂中的表面污垢沉积行为研究

阐述了影响燃料包壳表面污垢沉积行为的主要因素，通过设计并开展针对国产锆合金燃料包壳的污垢沉积试验，成功制备出含多孔基体和烟囱结构主要元素组成的燃料包壳氧化物污垢，污垢的主要成分为NiFe₂O₄、Fe₂O₃和NiO，并在污垢内部检测到LiBO₂的析出，实现了对PWR堆芯燃料包壳污垢沉积的实验室模拟。     

水化学参数对压水堆燃料表面污垢沉积过程的影响研究

通过调整压水堆（PWR,Pressurized Water Reactor）运行期间各种水化学参数，能够有效控制一回路水质。作为影响燃料性能的重要因素，污垢（CRUD,Chalk Rivers Unidentified Deposits）在燃料表面的沉积行为会随水化学参数调整而改变。本文研究了溶解氢气（DH,Dissolved Hydrogen）浓度、pH、注锌和超声波清洗（UFC,Ultrasonic Fuel Cleaning）对某PWR功率运行期间CRUD沉积过程的影响，结果表明DH浓度对CRUD沉积影响较小，提高pH、注锌和应用UFC能够抑制CRUD沉积。研究成果为从水化学控制角度提高PWR安全性和经济性提供了理论依据和数据支撑。     

不同混合堆芯方案对压水堆CIPS风险的影响研究

为提升核电站的经济效益，越来越多的机构开始研发更加高效的先进核燃料组件。当堆芯引入一种新型燃料组件时，堆芯中的两种组件就会形成混合堆芯。垢致轴向功率偏移（Crud Induced Power Shift,CIPS）作为影响核电安全运行的关键因素之一，其在混合堆芯中的研究也有着重要意义。本文针对某压水堆不同混合堆芯方案下的CIPS风险进行了分析评估，计算结果表明，当混合堆芯引入新型燃料组件较少时，CIPS风险变化较小；当引入较多新型燃料组件时，CIPS风险有所降低。研究结果为新型燃料组件入堆的安全评估提供了数据支撑，同时也为混合堆芯中CIPS风险评估提供了思路和参考。     

混合堆芯中腐蚀产物沉积和一回路放射性水平的影响研究

为提升核电站的经济效益和满足高燃耗的需要，越来越多先进高效的核燃料组件被研究制造，并采用与原有组件混合布置的方式进行性能评估，从而形成混合堆芯。燃料污垢（CRUD,Chalk RiversUnidentifiedDeposit）的沉积及一回路冷却剂中源项水平对于大修人员辐射防护有着重要影响，由于两种组件结构和材料上的差异，造成混合堆芯热工水力条件的变化，可能会对一回路腐蚀产物沉积和一回路放射性水平造成一定影响。本文针对某压水堆引入改进型AFA-3G燃料组件的过渡循环，对比计算了不同混合堆芯方案下的冷却剂源项和主管道停堆沉积源项（dose rate）水平。计算结果表明，不同混合堆芯方案下一回路冷却剂源项变化较小，引入改进型AFA-3G燃料组件对于降低主管道dose rate具有积极作用。