CN108364696A - 一种十万千瓦级反应堆堆芯反应性控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种十万千瓦级反应堆堆芯反应性控制方法，堆芯包含57个燃料组件，活性段高度215cm，采用纯棒控调节。通过在超过85％组件总数的组件内布置控制棒，配合使用一体式可燃毒物，在满足24个月换料周期所要求的能量输出的要求下，有效实现了堆芯反应性控制，在所有循环任一燃耗时刻，堆芯始终满足卡棒准则。本发明不使用可溶硼，仅依靠控制棒和一体式可燃毒物，实现了长寿期、纯棒控、多批次装卸料小堆的反应性控制。

Description

一种十万千瓦级反应堆堆芯反应性控制方法
技术领域
本发明涉及十万千瓦级小型压水堆反应堆技术，尤其涉及堆芯控制棒、可燃毒物的确定及它们在堆芯布置的反应性控制方法。
背景技术
国内有采用三分之一、混合型换料方案和载钆可燃毒物的秦山核电二期长燃耗堆芯，国外有20万千瓦小型模块堆SMR的公开资料报道。
反应性控制对于反应堆安全而言至关重要，随着反应堆寿期和功率指标的提升，反应堆控制难度愈发增大，对长寿期、纯棒控小型堆而言该矛盾尤为明显。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提出一种在长寿期、纯棒控、多批次装卸料的十万千瓦级(电功率)小堆上应用的反应性控制方法，仅依靠控制棒和可燃毒物棒进行反应性控制和燃耗补偿，使得堆芯在整个寿期内的剩余反应性不宜过大但需要保证足够的循环长度，在任何时刻依靠控制棒可以实现快速停堆并提供足够的停堆裕量。
本发明通过下述技术方案实现：
一种十万千瓦级反应堆堆芯反应性控制方法，堆芯内超过85％燃料组件总数的组件内布置控制棒，分为安全棒组、调节棒组和补偿棒组，调节棒组与补偿棒组在不同循环或同一循环的不同燃耗时刻会发生切换；配合使用多种不同质量百分比的Gd2O3、不同数量载钆燃料棒，通过搭配使用控制棒和载钆燃料棒，实现堆芯的反应性控制。
进一步，堆芯包括57个方形燃料组件，组件内部燃料棒呈17*17排列，每个燃料组件包含264根燃料棒、24根导向管和1根测量仪表管。
进一步，堆芯布置49束控制棒，分为9组，其中1组安全棒，其余8组部分用作补偿棒，部分用作调节棒，为了减少控制棒组带来的燃耗阴影效应，调节棒组与补偿棒组在不同循环或同一循环的不同燃耗时刻会发生切换。
进一步，除首循环少数组件外，所有组件都装载一体式可燃毒物Gd2O3，不同组件或同一组件不同轴向高度装载的载钆棒数量为0～24根，不同组件装载的Gd2O3质量百分比为5％～12％，燃料的富集度不超过5％。
进一步，不同组件或同一组件不同轴向高度装载的载钆棒数量有0、8、12、16、20和24根六种。
进一步，不同组件装载的Gd2O3质量百分比有7％和10％两种。
本发明与现有技术相比，在纯棒控、长寿期、多批次装卸料小堆中，不依靠可溶硼控制，依靠控制棒和一体式可燃毒物装载策略，实现了堆芯反应性控制目标。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明堆芯内控制棒布置示意图。
图中，“CR”表示该组件内布置控制棒。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
本发明针对纯棒控、热功率300-400MW、电功率约十万千瓦、使用57盒正方形先进压水堆燃料组件的小型堆；为了达到24个月换料周期，堆芯需装载的新燃料组件数量较多、富集度较高，堆芯后备反应性较大；为了控制反应性，在超过85％组件总数的组件内布置控制棒，分为安全棒组、调节棒组和补偿棒组三类；配合使用多种不同质量百分比的Gd2O3(5％～12％)、不同数量载钆燃料棒(0～24根)，承担部分反应性控制任务，并进行燃料和可燃毒物的径向、轴向分区，有利于堆芯功率展平；从首循环到平衡循环的所有燃耗时刻，始终保证堆芯满足卡棒准则。
堆芯活性段高度215cm，由57个方形燃料组件构成，组件内部燃料棒呈17*17排列，每个组件包含264根燃料棒、24根导向管和1根测量仪表管。控制棒和一体式可燃毒物共同承担反应性控制任务。
堆芯布置49束控制棒，分为9组，其中1组安全棒，其余8组棒部分用作补偿棒，部分用作调节棒，为了减少控制棒组带来的燃耗阴影效应，调节棒组与补偿棒组在不同循环或同一循环的不同燃耗时刻会发生切换。例如：首循环在寿期初使用C棒组作为调节棒组，在寿期中后期切换为B/D棒组同步异高作为调节棒组，其余棒组则为燃耗补偿棒组。
除首循环少数组件外，所有组件都装载一体式可燃毒物Gd2O3，不同组件或同一组件不同轴向高度装载的载钆棒数量可能有0、8、12、16、20、24六种，不同组件装载的Gd2O3质量百分比可有7％、10％两种，载钆燃料的富集度始终为2.5％，不载钆燃料棒的富集度不超过5％,采用部分低泄漏的径向布置方式，轴向采用多种不同分区方式；寿命期内使用棒组同步异高、切换调节棒等先进提棒方法，有效展平堆芯功率，相关技术指标达到了安全分析的要求。
通过搭配使用控制棒和一体式可燃毒物，所有循环任一燃耗时刻均满足卡棒准则。
本发明采用纯棒控调节。通过在超过85％组件总数的组件内布置控制棒，配合使用一体式可燃毒物，在满足24个月换料周期所要求的能量输出的要求下，有效实现了堆芯反应性控制，在所有循环任一燃耗时刻，堆芯始终满足卡棒准则。本发明不使用可溶硼，仅依靠控制棒和一体式可燃毒物，实现了长寿期、纯棒控、多批次装卸料小堆的反应性控制。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种十万千瓦级反应堆堆芯反应性控制方法，其特征在于，堆芯内超过85％燃料组件总数的组件内布置控制棒，分为安全棒组、调节棒组和补偿棒组，调节棒组与补偿棒组在不同循环或同一循环的不同燃耗时刻会发生切换；配合使用多种不同质量百分比的Gd2O3、不同数量载钆燃料棒，通过搭配使用控制棒和载钆燃料棒，实现堆芯的反应性控制。
2.根据权利要求1所述的一种十万千瓦级反应堆堆芯反应性控制方法，其特征在于，堆芯包括57个方形燃料组件，组件内部燃料棒呈17*17排列，每个燃料组件包含264根燃料棒、24根导向管和1根测量仪表管。
3.根据权利要求1所述的一种十万千瓦级反应堆堆芯反应性控制方法，其特征在于，堆芯布置49束控制棒，分为9组，其中1组安全棒，其余8组部分用作补偿棒，部分用作调节棒，为了减少控制棒组带来的燃耗阴影效应，调节棒组与补偿棒组在不同循环或同一循环的不同燃耗时刻会发生切换。
4.根据权利要求1所述的一种十万千瓦级反应堆堆芯反应性控制方法，其特征在于，除首循环少数组件外，所有组件都装载一体式可燃毒物Gd2O3，不同组件或同一组件不同轴向高度装载的载钆棒数量为0～24根，不同组件装载的Gd2O3质量百分比为5％～12％，燃料的富集度不超过5％。
5.根据权利要求1所述的一种十万千瓦级反应堆堆芯反应性控制方法，其特征在于，不同组件或同一组件不同轴向高度装载的载钆棒数量有0、8、12、16、20和24六种。
6.根据权利要求1所述的一种十万千瓦级反应堆堆芯反应性控制方法，其特征在于，不同组件装载的Gd2O3质量百分比有7％和10％两种。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109994233A (zh) * 2019-04-08 2019-07-09 中国核动力研究设计院 一种适用于模块式小型堆的部分低泄漏装载换料方法
CN110111913A (zh) * 2018-09-13 2019-08-09 中国核动力研究设计院 六边形套管型燃料堆芯中子注量率测量的试验堆芯及方法
CN111508621A (zh) * 2020-04-28 2020-08-07 中国原子能科学研究院 堆芯
CN113674875A (zh) * 2021-07-14 2021-11-19 中国核动力研究设计院 一种快谱反应堆堆芯设计方法及堆芯结构
CN113674874A (zh) * 2021-07-13 2021-11-19 中国核动力研究设计院 一种延长堆芯寿期的堆芯结构及运行方法
CN114242273A (zh) * 2021-12-17 2022-03-25 中国核动力研究设计院 一种基于9×9棒栅燃料组件的小型反应堆堆芯
CN114388152A (zh) * 2021-12-16 2022-04-22 华能核能技术研究院有限公司 一种球床式高温气冷堆的控制棒控制方法
CN114530262A (zh) * 2022-01-28 2022-05-24 上海核工程研究设计院有限公司 一种用于小型无可溶硼压水堆的堆芯装置
CN115171922A (zh) * 2022-07-21 2022-10-11 中国核动力研究设计院 一种压水堆初始堆芯装载低燃耗燃料组件的装载方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4378329A (en) * 1979-06-18 1983-03-29 Hitachi, Ltd. Nuclear reactor core construction
CN103871528A (zh) * 2012-12-14 2014-06-18 中国核动力研究设计院 一种压水堆堆芯的长周期燃料管理方法
CN105139900A (zh) * 2015-07-09 2015-12-09 中国核动力研究设计院 一种采用铒可燃毒物的24个月换料堆芯装载方法
CN105139899A (zh) * 2015-07-09 2015-12-09 中国核动力研究设计院 一种压水堆核电厂首循环的堆芯装载方法
JP2016125971A (ja) * 2015-01-08 2016-07-11 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 原子炉炉心及び燃料集合体装荷方法
US20160260506A1 (en) * 2013-10-21 2016-09-08 Hitachi, Ltd. Nuclear Reactor Core
KR101776860B1 (ko) * 2016-04-20 2017-09-11 한국전력 국제원자력대학원대학교 산학협력단 원자로 노심의 잉여반응도를 평탄화시키기 위한 가연성 흡수봉

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4378329A (en) * 1979-06-18 1983-03-29 Hitachi, Ltd. Nuclear reactor core construction
CN103871528A (zh) * 2012-12-14 2014-06-18 中国核动力研究设计院 一种压水堆堆芯的长周期燃料管理方法
US20160260506A1 (en) * 2013-10-21 2016-09-08 Hitachi, Ltd. Nuclear Reactor Core
JP2016125971A (ja) * 2015-01-08 2016-07-11 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 原子炉炉心及び燃料集合体装荷方法
CN105139900A (zh) * 2015-07-09 2015-12-09 中国核动力研究设计院 一种采用铒可燃毒物的24个月换料堆芯装载方法
CN105139899A (zh) * 2015-07-09 2015-12-09 中国核动力研究设计院 一种压水堆核电厂首循环的堆芯装载方法
KR101776860B1 (ko) * 2016-04-20 2017-09-11 한국전력 국제원자력대학원대학교 산학협력단 원자로 노심의 잉여반응도를 평탄화시키기 위한 가연성 흡수봉

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ALEX GALPERIN .ET AL: "Substitution of the Soluble Boron Reactivity Control System of a Pressurized Water Reactor by Gadolinium Burnable Poisons", 《NUCLEAR TECHNOLOGY》 *
夏榜样 等: "超临界水冷堆CSR1000反应性控制方法研究", 《核动力工程》 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110111913A (zh) * 2018-09-13 2019-08-09 中国核动力研究设计院 六边形套管型燃料堆芯中子注量率测量的试验堆芯及方法
CN110111913B (zh) * 2018-09-13 2022-02-11 中国核动力研究设计院 六边形套管型燃料堆芯中子注量率测量的试验堆芯及方法
CN109994233B (zh) * 2019-04-08 2022-02-22 中国核动力研究设计院 一种适用于模块式小型堆的部分低泄漏装载换料方法
CN109994233A (zh) * 2019-04-08 2019-07-09 中国核动力研究设计院 一种适用于模块式小型堆的部分低泄漏装载换料方法
CN111508621A (zh) * 2020-04-28 2020-08-07 中国原子能科学研究院 堆芯
CN113674874A (zh) * 2021-07-13 2021-11-19 中国核动力研究设计院 一种延长堆芯寿期的堆芯结构及运行方法
CN113674875A (zh) * 2021-07-14 2021-11-19 中国核动力研究设计院 一种快谱反应堆堆芯设计方法及堆芯结构
CN113674875B (zh) * 2021-07-14 2024-01-12 中国核动力研究设计院 一种快谱反应堆堆芯设计方法及堆芯结构
CN114388152A (zh) * 2021-12-16 2022-04-22 华能核能技术研究院有限公司 一种球床式高温气冷堆的控制棒控制方法
CN114242273A (zh) * 2021-12-17 2022-03-25 中国核动力研究设计院 一种基于9×9棒栅燃料组件的小型反应堆堆芯
CN114242273B (zh) * 2021-12-17 2024-02-06 中国核动力研究设计院 一种基于9×9棒栅燃料组件的小型反应堆堆芯
CN114530262A (zh) * 2022-01-28 2022-05-24 上海核工程研究设计院有限公司 一种用于小型无可溶硼压水堆的堆芯装置
CN115171922A (zh) * 2022-07-21 2022-10-11 中国核动力研究设计院 一种压水堆初始堆芯装载低燃耗燃料组件的装载方法
CN115171922B (zh) * 2022-07-21 2024-05-07 中国核动力研究设计院 一种压水堆初始堆芯装载低燃耗燃料组件的装载方法

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