CN103065697A - 一种不置信硼的乏燃料水池格架临界安全控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种不置信硼的乏燃料水池格架临界安全控制方法，在乏燃料贮存格架周边设置隔离区，降低燃料组件跌落事故带来的反应性增加，同时增加乏燃料组件的贮存间距，降低整个系统的反应性。采用本发明的技术方案之后乏燃料贮存水池可以实现在正常和可信事故工况下依靠添加固体中子毒物和置信乏燃料组件的燃耗的手段在保证临界安全的要求的情况下实现高密度贮存，无需同时置信池水中的可溶硼。

Description

一种不置信硼的乏燃料水池格架临界安全控制方法
技术领域
本发明涉及针对反应堆或离堆的乏燃料贮存设施的临界安全控制方法，具体涉及一种不置信硼的乏燃料水池格架临界安全控制方法。
背景技术
目前我国在堆或离堆的乏燃料贮存设施一般采用湿法贮存的方式，在乏燃料水池中放置一定数量以及一定形式的贮存格架，将乏燃料组件放置于贮存格架当中，以贮存间距、放置中子毒物等手段来保证乏燃料水池的次临界安全。为了适应当前贮存的乏燃料组件趋于高初始富集度、高燃耗能力的特点，同时满足核电厂对经济性的要求，在保证核安全的前提下，乏燃料贮存水池使用了高密度贮存的管理方式。通常对乏燃料的贮存采用分区策略，II区采用燃耗信任制策略用于贮存满足燃耗装载曲线的乏燃料组件，并在可信事故下置信池水中一定量的硼保证次临界安全，I区用于不满足II区贮存条件的乏燃料组件和新燃料组件的贮存。
在我国标准HAD102/15-2007中关于次临界度有如下要求：“……如果池水中包含可溶性中子吸收剂，则只有假设无法提供能够引起池水稀释的补给水时，才可在研究次临界度时加以考虑。可溶性中子吸收剂和燃耗两种信用不应同时应用于相同的贮存区域。”据此，目前我国乏燃料贮存水池的II区设计存在不满足该标准要求的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述在乏燃料贮存区域同时采用可溶性中子吸收剂和燃耗两种置信方法的不足，提供一种乏燃料水池格架临界安全控制方法，实现贮存区域仅使用燃耗信任制而不置信可溶硼来保证次临界安全。
本发明的技术方案如下：一种不置信硼的乏燃料水池格架临界安全控制方法，在乏燃料贮存格架周边设置隔离区，降低燃料组件跌落事故带来的反应性增加，同时增加乏燃料组件的贮存间距，降低整个系统的反应性。
进一步，如上所述的不置信硼的乏燃料水池格架临界安全控制方法，其中，所述的乏燃料贮存格架周边隔离区的设置方法是：针对可能紧靠一组跌落的新燃料组件的格架，将格架最外侧的贮存孔道封闭，以增加跌落的新燃料组件与贮存格架内乏燃料之间的间距。
进一步，如上所述的不置信硼的乏燃料水池格架临界安全控制方法，其中，所述的增加乏燃料组件的贮存间距至250mm。
本发明的有益效果如下：采用本发明的技术方案之后乏燃料贮存水池可以实现在正常和可信事故工况下依靠添加固体中子毒物和置信乏燃料组件的燃耗的手段在保证临界安全的要求的情况下实现高密度贮存，无需同时置信池水中的可溶硼。
附图说明
图1为现有技术中密集贮存区格架整体布置图；
图2为图1所示的密集贮存区域的乏燃料装载曲线图；
图3为本发明的密集贮存区格架整体布置图；
图4为图3所示的密集贮存区域的乏燃料装载曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
对乏燃料贮存水池进行临界安全设计和分析时，必须考虑正常贮存工况和事故贮存工况，要求在各种工况下考虑各种不确定性影响因素之后均满足keff小于0.95的安全限值。所考虑的事故工况主要有：池水中的硼水密度因温度升高而密度减小、新燃料组件跌落在贮存格架的上方、新燃料组件跌落在贮存格架外、新燃料组件误装入贮存格架位置以及地震事故引起的格架间间距减小等。
以一个M310堆型的乏燃料贮存水池II区为例，该区格架的整体布置图如图1所示，贮存格架以硼钢作为固体中子毒物，贮存单元内采用L型的布置方式，乏燃料贮存间距为240mm。正常工况下，该密集贮存区域的乏燃料装载曲线如图2所示，属于曲线上方的乏燃料组件，即一定初始富集度下燃料组件的燃耗深度应达到对应曲线上的燃耗深度或高于此燃耗深度才能放入该区格架中进行贮存。对于该贮存区考虑了上述的一些事故工况，其中最严重的事故工况为一组新燃料组件跌落在格架外的事故，通过比较该事故下格架系统的反应性和正常工况下格架系统的反应性可得知该事故向系统中引入的正反应性⊿keff，通过置信水中一定量的硼浓度来抵消事故带来的反应性增加量。
在新燃料组件跌落格架旁事故的假设下，跌落的燃料组件与格架内存放的乏燃料组件产生了中子耦合的效应，因此将导致整个系统的反应性增加，本发明将上述的贮存格架改为在可能发生新燃料组件跌落事故的格架的外圈增加隔离区。对于本实施例而言，如图3所示，组成拐角的一个6×9格架、6×12格架和9×10格架的外侧（即图3中A区域）有可能紧靠一组跌落的新燃料组件，在此三个格架的外侧贮存孔道封闭，在本实施例中，为了实现封闭孔道后实际可用的贮存单元不发生大的改变，将6×9格架改为6×10型，以增加水池中贮存格架的贮存单元的数量（若不考虑孔道封闭后导致的实际贮存单元数量的下降可仍保持为6×9格架）。通过将6×10格架、6×12格架和9×10格架外侧的贮存孔道封闭，这样即使发生一组新燃料组件的跌落事故时，该跌落的组件与贮存格架之间有近300mm的间距，两者的中子耦合效应可以忽略，有效降低了该事故所带来的反应性影响。同时将格架的燃料贮存间距改为250mm，进一步降低了其他诸如新燃料组件误插入格架事故、地震导致格架间距减小等事故所引入的正反应性。经过实施本发明中所采用的技术方案，该M310乏燃料贮存水池II区在正常工况下的装载曲线如图4所示，最严重的事故工况下系统的keff也满足临界安全的接受准则，即可以在不置信水池中的可溶硼的情况下保证乏燃料贮存区的次临界安全。
通过上述的实施例可知，在格架中设置一定的隔离区，可以防止新燃料组件跌落时过于靠近贮存区的燃料，从而降低该跌落事故对贮存格架区的反应性影响。通过少量增加燃料贮存间距可降低新燃料组件误差入格架和地震事故等反应性的影响。通过上述措施的结合可以有效降低乏燃料贮存格架的反应性，实现乏燃料水池不置信水池中的可溶硼也满足临界安全的要求。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种不置信硼的乏燃料水池格架临界安全控制方法，其特征在于：在乏燃料贮存格架周边设置隔离区，降低燃料组件跌落事故带来的反应性增加，同时增加乏燃料组件的贮存间距，降低整个系统的反应性。
2.如权利要求1所述的不置信硼的乏燃料水池格架临界安全控制方法，其特征在于：所述的乏燃料贮存格架周边隔离区的设置方法是：针对可能紧靠一组跌落的新燃料组件的格架，将格架最外侧的贮存孔道封闭，以增加跌落的新燃料组件与贮存格架内乏燃料之间的间距。
3.如权利要求1所述的不置信硼的乏燃料水池格架临界安全控制方法，其特征在于：所述的增加乏燃料组件的贮存间距至250mm。
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