CN104143362A - 满足临界安全要求的双层乏燃料贮存系统 - Google Patents

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霍小东
易璇
杨海峰
邵增
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Abstract

本发明涉及一种满足临界安全要求的双层乏燃料贮存系统，该贮存系统包括贮存格架(1)，所述贮存格架(1)内设有多个的贮存套管(3)，每个所述贮存套管(3)内设置双层乏燃料组件(2)，每个所述乏燃料组件(2)通过吊篮(4)设置在所述贮存套管(3)中。本发明提供的贮存系统，可以充分利用有效的贮存空间，提高贮存水池内乏燃料组件的贮存能力；且该贮存系统满足贮存的临界安全要求。

Description

满足临界安全要求的双层乏燃料贮存系统
技术领域
本发明属于核电站乏燃料贮存技术领域，具体涉及一种满足临界安全要求的双层乏燃料贮存系统。
背景技术
随着我国核电机组逐步投产，乏燃料组件的数量也在成倍增长。我国核燃料循环的政策是对乏燃料进行后处理，乏燃料在核电站贮存水池短期贮存后就需要运输至后处理厂或中间贮存设施，以便今后进行乏燃料后处理。目前我国大陆在役运行的电厂已产生四千余根乏燃料组件，这一数字随着今后我国核电装机总容量的增大将继续大幅增加，一台百万千瓦级的核电机组每年约产生25吨左右的乏燃料组件。当前各不同机型其乏燃料贮存设施基本均是按照满足核电厂10年至20年的贮存量进行设计的，而机组的设计寿命通常为40年甚至达到60年，在我国后处理厂的建设建成时间和建成后的后处理能力还不能满足要求的情况下，大量的乏燃料组件将面临长期的中间贮存，因此在有限的厂址中提高乏燃料组件的贮存能力是对经济性和安全性提出的要求。乏燃料贮存从早期的不使用中子毒物进行临界安全控制的方式进行贮存，到目前广泛采用的使用一定形式和布置的中子毒物进行临界安全控制而达到密集贮存的目的，以及研究燃耗信任制方法在乏燃料贮存中的应用而达到更为密集贮存的目标，各国均对乏燃料贮存的改进设计投入了大量的研究和实践。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种满足临界安全要求的双层乏燃料贮存系统，该贮存结构可以利用有效的空间，提高贮存水池内乏燃料贮存能力的目的；且上下两层乏燃料组件的中子耦合效应几乎为零，满足贮存的临界安全要求。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：提供一种满足临界安全要求的双层乏燃料贮存系统，该贮存系统包括贮存格架，所述贮存格架内设有多个的贮存套管，每个所述贮存套管内设置双层乏燃料组件，每个所述乏燃料组件通过吊篮设置在所述贮存套管中。
进一步，所述双层乏燃料组件活性段之间设有大于或等于30cm厚的水层。
进一步，所述贮存套管的高度为两个吊篮的高度。
本发明的有益技术效果在于：
(1)采用本发明的贮存系统，能够利用有效的贮存空间，提高乏燃料贮存水池的贮存能力；
(2)该贮存系统，能够确保上下两侧贮存的乏燃料组件的中子耦合效应几乎为零的安全距离，满足贮存的临界安全要求；
(3)该贮存系统，多个贮存套管之间的中心距不会因为设置双层乏燃料组件而改变，所以双层布置的乏燃料组件比单层布置的乏燃料组件单位面积上贮存能力增加。
附图说明
图1是本发明双层乏燃料贮存系统的结构示意图；
图2是现有技术中单层乏燃料贮存系统的结构示意图。
图中：
1-贮存格架 2-乏燃料组件 3-贮存套管 4-吊篮 5-中子毒物
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
如图1所示，是本发明提供的能够满足临界安全要求的双层乏燃料贮存系统，该贮存系统应用于ACP100小堆乏燃料贮存水池内。
该贮存系统包括贮存格架1，贮存格架1内设有多个贮存套管3，每个贮存套管3内设置双层乏燃料组件2，每个乏燃料组件2通过吊篮4设置在贮存套管3中，吊篮4内设中子毒物5以满足密集贮存间距下的临界安全要求。这样，在有限的单位面积内提高了乏燃料贮存水池的贮存能力，解决了乏燃料贮存水池容量有限的问题。
为了满足贮存的临界安全要求，双层乏燃料组件2活性段之间设有大于30cm的水层。
为了节约空间，贮存格架1的高度为两个吊篮4的高度，即贮存格架1内的贮存套管3刚好能够容纳两个乏燃料组件2。
本发明的贮存系统，将乏燃料组件2首先放置在吊篮4中，将吊篮4连同乏燃料组件2一同放置在乏燃料贮存格架1的贮存套管3内。其中，贮存格架1中的贮存套管3的高度以及用于装载乏燃料组件的吊篮4的高度通过临界安全分析计算确定。吊篮4的高度设计将使得上下放置的两个乏燃料组件之间几乎没有中子耦合作用，例如两个乏燃料组件活性段之间设有大于30cm厚的水层。经过计算验证，当吊篮4高度满足使上下放置的两个乏燃料组件间无中子耦合作用时，贮存套管的中心距也满足临界安全要求。由此，贮存系统中相邻贮存套管之间不会由于上下两层布置而需要增加间距，即双层乏燃料组件的设计与单层乏燃料组件的设计中，贮存套管之间的中心距相同。
ACP100小堆乏燃料贮存水池的原设计根据乏燃料组件是否采用新乏燃料组件假设分成了两区，I区将乏燃料组件视为新燃料，不考虑由于燃耗引起的组件反应性的下降，I区的贮存格架中贮存套管的贮存间距为28cm，采用镉作中子毒物。II区考虑乏燃料组件由于辐照引起的反应性降低，贮存套管采用了更为密集的贮存间距24cm，采用硼钢为中子毒物。如图2所示，显示了单层贮存的乏燃料贮存格架的设计；为一个5×6格架的侧视图，一根乏燃料组件2竖直的放置在贮存格架1的贮存套管3中。
从图1与图2的结构示意图比较可看出，双层布置的乏燃料贮存系统使得乏燃料贮存水池中单位面积上的贮存能力增加。
需要说明的是，ACP100小堆采用的乏燃料组件为17×17排列的方形乏燃料组件。组件内的燃料棒由低富集度UO2芯块装在Zr合金包壳管内构成，燃料棒内充以一定压力的氦气。燃料棒活性段高度为215cm，燃料棒栅距1.26cm，乏燃料组件内含有264根燃料棒和24个导向管，目前的燃料管理方案中乏燃料组件最高初始富集度为4.2％。由此，本发明的乏燃料贮存系统规格尺寸可根据乏燃料组件的规格尺寸进行设计。
本发明满足临界安全要求的乏燃料贮存系统并不限于上述具体实施方式，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (3)

1.一种满足临界安全要求的双层乏燃料贮存系统，该贮存系统包括贮存格架(1)，其特征是：所述贮存格架(1)内设有多个的贮存套管(3)，每个所述贮存套管(3)内设置双层乏燃料组件(2)，每个所述乏燃料组件(2)通过吊篮(4)设置在所述贮存套管(3)中。
2.如权利要求1所述的满足临界安全要求的双层乏燃料贮存系统，其特征是：所述双层乏燃料组件(2)活性段之间设有大于或等于30cm厚的水层。
3.如权利要求2所述的满足临界安全要求的双层乏燃料贮存系统，其特征是：所述贮存套管(3)的高度为两个吊篮(4)的高度。
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