CN103578588A

CN103578588A - 一种压水堆核电厂平衡循环18个月换料的堆芯装载方法

Info

Publication number: CN103578588A
Application number: CN201310491601.2A
Authority: CN
Inventors: 姚红; 刘国明; 霍小东; 杨海峰
Original assignee: China Nuclear Power Engineering Co Ltd
Current assignee: China Nuclear Power Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2014-02-12

Abstract

本发明涉及反应堆设计技术，具体涉及一种压水堆核电厂平衡循环18个月换料的堆芯装载方法，适用于177组燃料组件组成的压水堆堆芯燃料管理。该装载方法采用完全低泄漏堆芯装载形式，换料时新燃料组件布置在堆芯内区，堆芯外区的组件布置的是已辐照组件；换料时装入两种不同富集度的新燃料组件，选取合适的富集度及其换料组件数目。本发明实现了此类型压水堆核电厂堆芯平衡循环采用两种富集度的燃料组件、完全低泄漏、18个月换料的堆芯装载。

Description

一种压水堆核电厂平衡循环18个月换料的堆芯装载方法

技术领域

本发明涉及反应堆设计技术，具体涉及一种压水堆核电厂平衡循环18个月换料的堆芯装载方法。

背景技术

在堆芯燃料管理中，在保证堆芯的安全性的基础上提高核燃料的使用率，因此，有必要实施先进的燃料管理措施，以提高堆芯燃料管理的安全性和经济性。

对于177组燃料组件组成的压水堆反应堆堆芯燃料管理，平衡循环采用单一富集度燃料组件18个月换料的燃料管理策略，燃料组件的最大卸料燃耗较高，安全裕量较小；而且因为换料时将新燃料组件部分布置在堆芯外区而增加了中子注量率的泄漏，造成经济性不够高等。为了更大程度上优化177组燃料组件组成的堆芯燃料管理，进一步提高其安全性和经济性，在依旧采用18个月换料的燃料管理策略的基础上，采用两种富集度的燃料组件的方法应用到该燃料管理中，既能降低卸料燃料组件的最大燃耗，又实现了换料时将新燃料组件全部布置在堆芯内区的完全低泄漏装载。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压水堆核电厂平衡循环18个月换料的堆芯装载方法，旨在解决降低平衡循环组件的最大卸料燃耗，并实现平衡循环的完全低泄漏装载。

本发明的技术方案如下：一种压水堆核电厂平衡循环18个月换料的堆芯装载方法，堆芯由177组燃料组件组成，首循环中按照富集度的不同分三区布置，三区燃料组件的²³⁵U的富集度依次为1.8％、2.4％和3.1％，燃料组件数依次为61、68和48组，最高富集度的燃料组件置于堆芯外区，较低富集度的两种燃料组件排列在堆芯内区，第一循环采用硼硅酸盐玻璃作为固体可燃毒物；从第二循环开始，每次装入两种不同富集度的新燃料组件共68组，快速过渡到平衡循环，达到十八个月平衡换料，每次循环均以此方式更换68组燃料组件，68组新燃料组件中含有含钆燃料棒，新燃料组件全部布置于堆芯内区，已辐照的燃料组件布置于堆芯外区；其中，所述的堆芯外区是指挨着反射层的组件位置，即堆芯最外圈的组件位置；所述的堆芯内区是指不挨着反射层的组件位置，即除堆芯最外圈以外的组件位置。

进一步，如上所述的压水堆核电厂平衡循环18个月换料的堆芯装载方法，其中，从第二循环开始，所装入的两种不同富集度的新燃料组件²³⁵U的富集度为3.9％～4.45％。

进一步，如上所述的压水堆核电厂平衡循环18个月换料的堆芯装载方法，其中，所述的68组新燃料组件中的含钆燃料棒的根数为4根，或8根，或12根，或16根，或20根，或24根。

进一步，如上所述的压水堆核电厂平衡循环18个月换料的堆芯装载方法，其中，所述的含钆燃料棒的燃料芯块中Gd₂O₃的重量百分比为8%，含钆燃料棒中²³⁵U富集度为2.3％～2.6％。

进一步，如上所述的压水堆核电厂平衡循环18个月换料的堆芯装载方法，其中，每次换料布置68组新燃料组件时，为了进一步展平功率峰，两种不同富集度中相对低富集度的新燃料组件布置在堆芯中心区域。所述的堆芯中心区域是指堆芯靠近中心组件2～4圈的组件位置。

本发明的有益效果如下：本发明采用完全低泄漏堆芯装载形式，换料时新燃料组件布置在堆芯内区，堆芯外区的组件布置的是已辐照组件；换料时装入两种不同富集度的新燃料组件，选取合适的富集度及其换料组件数目。本发明实现了177组燃料组件的压水堆核电厂堆芯平衡循环采用两种富集度的燃料组件、完全低泄漏、18个月换料的堆芯装载，既解决了降低卸料燃料组件的最大燃耗，又实现了换料时将新燃料组件全部布置在堆芯内区的完全低泄漏装载。

附图说明

图1是本发明实施例提供的177组燃料组件组成的反应堆堆芯平衡循环装载方法中堆芯燃料组件布置的示意图。

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。

本发明在177组燃料组件组成的反应堆堆芯平衡循环中，使用Gd₂O₃作为可燃毒物，采用两种不同²³⁵U富集度的新燃料组件共68组，使平衡循环的循环长度达到470个等效满功率天。

177组燃料组件组成的反应堆堆芯由177组全M5材料的AFA3G燃料组件构成，堆芯燃料活性段高度为365.76cm，等效直径为322.8cm，高径比为1.13。每个全M5AFA3G燃料组件的燃料棒按17×17方阵排列，包含264根燃料棒、24根导向管和1根仪表管。

首循环中按照富集度的不同分三区布置，三区燃料组件的²³⁵U的富集度依次为1.8％、2.4％和3.1％，燃料组件数依次为61、68和48组，最高富集度的燃料组件置于堆芯外区，较低富集度的两种燃料组件排列在堆芯内区，所述的堆芯外区是指挨着反射层的组件位置，即堆芯最外圈的组件位置；所述的堆芯内区是指不挨着反射层的组件位置，即除堆芯最外圈以外的组件位置。第一循环采用硼硅酸盐玻璃作为固体可燃毒物。从第二循环开始，每次装入两种不同富集度的新燃料组件共68组，快速过渡到平衡循环，达到十八个月平衡换料，所装入的两种不同富集度的新燃料组件²³⁵U的富集度为3.9％～4.45％。每次循环均以此方式更换68组燃料组件，68组新燃料组件中含有含钆燃料棒，新燃料组件全部布置于堆芯内区，已辐照的燃料组件布置于堆芯外区。68组新燃料组件中两种富集度的组件数数量可以任意匹配，能够满足技术要求。作为一种具体实施例，可选择每次装入4个²³⁵U的富集度为3.9％的新燃料组件和64个²³⁵U的富集度为4.45％的新燃料组件。

作为本发明的一个实施例，平衡循环中含钆燃料芯块中Gd₂O₃的重量百分比为8％。含钆燃料棒中²³⁵U富集度为2.3％～2.6％。

本发明实施例中，平衡循环堆芯的燃料组件根据含钆燃料棒的数量类型如下：燃料组件中的含钆燃料棒有4根，或8根，或12根，或16根，或20根，或24根。

平衡循环中，每次换料布置68组新燃料组件，其中4组²³⁵U富集度为3.9％的新燃料组件布置在堆芯中心区域（指堆芯靠近中心组件2～4圈的组件位置），64组²³⁵U富集度为4.45％的新燃料组件布置在堆芯内区，堆芯外区的组件位置布置的是已辐照组件，即实现了完全低泄漏堆芯装载。68组新燃料组件中含有含钆燃料棒。

图1是本发明实施例提供的177组燃料组件组成的堆芯平衡循环装载方法中堆芯燃料组件布置的示意图，其中n表示组件中含钆燃料棒的数目。

横坐标从右往左依次由A－R排列，纵坐标从上往下依次由1－15排列，在堆芯的B06、B07、B08、B09、B10、C04、C05、C06、C10、C11、C12、D03、D08、D13、E03、E05、E07、E09、E11、E13、F02、F03、F06、F10、F13、F14、G02、G05、G11、G14、H02、H04、H12、H14、J02、J05、J11、J14、K02、K03、K06、K10、K13、K14、L03、L05、L07、L09、L11、L13、M03、M08、M13、N04、N05、N06、N10、N11、N12、P06、P07、P08、P09、P10位置布置²³⁵U富集度为4.45％的新燃料组件，其中在C04、C12、D03、D13、M03、M13、N04、N12位置布置的燃料组件含有4根含钆燃料棒；在B06、B10、F02、F14、K02、K14、P06、P10位置布置的燃料组件含有8根含钆燃料棒；在B07、B08、B09、G02、G14、H02、H14、J02、J14、P07、P08、P09位置布置的燃料组件含有12根含钆燃料棒；在C05、C06、C10、C11、D08、E03、E05、E07、E09、E11、E13、F03、F06、F10、F13、G05、G11、H04、H12、J05、J11、K03、K06、K10、K13、L03、L05、L07、L09、L11、L13、M08、N05、N06、N10、N11位置布置的燃料组件含有16根含钆燃料棒。在堆芯的G07、G09、J07、J09位置布置²³⁵U富集度为3.9％的新燃料组件，并且含有8根含钆燃料棒。其它位置则布置已辐照过的燃料组件，图中用字母和数字组合来表示已辐照燃料组件在前一循环中的位置，例如D12表示该已辐照燃料组件在前一循环中的位置是D12。

堆芯装载优化设计布置是在基本安全准则的前提下，综合考虑了燃料管理性能参数和中子学参数得出的。平衡循环的燃料管理计算结果如表一所示。

表一燃料管理计算结果

以上平衡循环中的初始堆芯装载方案满足基本设计参数：F_DH≤1.65；F_Q≤2.45和基本安全准则，其中F_DH为焓升因子，F_Q为热点因子。从表一中的计算结果可以得出平衡循环中，采用两种富集度燃料组件的燃料管理策略完全满足安全准则。

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

1.一种压水堆核电厂平衡循环18个月换料的堆芯装载方法，堆芯由177组燃料组件组成，首循环中按照富集度的不同分三区布置，三区燃料组件的²³⁵U的富集度依次为1.8％、2.4％和3.1％，燃料组件数依次为61、68和48组，最高富集度的燃料组件置于堆芯外区，较低富集度的两种燃料组件排列在堆芯内区，第一循环采用硼硅酸盐玻璃作为固体可燃毒物；其特征在于：从第二循环开始，每次装入两种不同富集度的新燃料组件共68组，快速过渡到平衡循环，达到十八个月平衡换料，每次循环均以此方式更换68组燃料组件，68组新燃料组件中含有含钆燃料棒，新燃料组件全部布置于堆芯内区，已辐照的燃料组件布置于堆芯外区；其中，所述的堆芯外区是指挨着反射层的组件位置；所述的堆芯内区是指不挨着反射层的组件位置。

2.如权利要求1所述的压水堆核电厂平衡循环18个月换料的堆芯装载方法，其特征在于：从第二循环开始，所装入的两种不同富集度的新燃料组件²³⁵U的富集度为3.9％～4.45％。

3.如权利要求1所述的压水堆核电厂平衡循环18个月换料的堆芯装载方法，其特征在于：所述的68组新燃料组件中的含钆燃料棒的根数为4根，或8根，或12根，或16根，或20根，或24根。

4.如权利要求3所述的压水堆核电厂平衡循环18个月换料的堆芯装载方法，其特征在于：所述的含钆燃料棒的燃料芯块中Gd₂O₃的重量百分比为8%，含钆燃料棒中²³⁵U富集度为2.3％～2.6％。

5.如权利要求1所述的压水堆核电厂平衡循环18个月换料的堆芯装载方法，其特征在于：每次换料布置68组新燃料组件时，为了进一步展平功率峰，两种不同富集度中相对低富集度的新燃料组件布置在堆芯中心区域；所述的堆芯中心区域是指堆芯靠近中心组件2～4圈的组件位置。