CN108847295B - 一种wwer机组燃料包壳破损数量判断方法 - Google Patents

一种wwer机组燃料包壳破损数量判断方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于核电厂WWER机组堆芯内组件破损情况分析技术领域，具体涉及一种WWER压水堆核电机组燃料棒包壳破损数量判断方法，步骤包括：S1建立显示主回路中第一核素、第二核素的失密分级图，以第一核素的放射性活度浓度为纵坐标；以第一核素、第二核素的放射性活度浓度的比值为横坐标；S2按照燃料棒失密工况分级表，在失密分级图的横坐标、纵坐标范围内设定安全示意框、破损示意框、微裂纹示意框；S3根据主回路的第一核素的放射性活度浓度，以及第一核素、第二核素的放射性活度浓度的比值，在失密分级图上绘制对应的示意点；S4根据示意点所在的位置判断包壳出现破损或者微裂缝的燃料棒的数量。该方法可较为准确的判断出现破损或者微裂缝的燃料棒的数量。

Description

一种WWER机组燃料包壳破损数量判断方法
技术领域
本发明属于核电厂WWER机组堆芯内组件破损情况分析技术领域，具体涉及一种WWER机组燃料包壳破损数量判断方法。
背景技术
在核电厂正常运行中，即使发生反应堆内的燃料棒包壳丧失完整性的情况，如果主回路裂变产物活度不超过运行限值，仍可继续运行下去，但是需要对燃料棒包壳的破损情况做出评估。但是目前尚无判断燃料棒包壳破损的成熟方法。
发明内容
本发明旨在计算不同包壳破损假设一回路冷却剂的放射性比活度，量化组件破损的情境，预判堆芯内组件的破损情况。通过对主回路中某些核素的放射性活度浓度值及分析核素之间放射性活度浓度值的比例关系来判断包壳破损情况。
针对不同数量燃料棒包壳失去完整性的工况，计算各工况下主回路裂变产物活度，选取其中重要核素的活度计算值，绘制燃料棒失密情况分级图。根据运行电厂主回路相关核素活度的实测值，可初步判断燃料棒包壳丧失完整性的类型和数量。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种WWER压水堆核电机组燃料棒包壳破损数量判断方法，包括如下步骤：
(S1)，建立显示主回路中第一核素、第二核素失密情况的失密分级图，在所述失密分级图中，以第一核素的放射性活度浓度为纵坐标，单位为Bq/KG；以第一核素、第二核素的放射性活度浓度的比值为横坐标；所述第一核素和所述第二核素是对燃料棒包壳失密敏感的核素；
(S2)，按照燃料棒失密工况分级表，在所述失密分级图的横坐标、纵坐标范围内设定矩形的安全示意框、破损示意框、微裂纹示意框；所述安全示意框、破损示意框、微裂纹示意框的高度和宽度分别对应所述失密分级图中的所述纵坐标、横坐标；
所述安全示意框的范围为反应堆内全部燃料棒的包壳均为完整的情况下主回路中第一核素、第二核素的失密情况；
所述破损示意框的范围为所述燃料棒的包壳出现破损的情况下主回路中第一核素、第二核素的失密情况；所述破损示意框的高度还对应包壳出现破损的所述燃料棒的数量；
所述微裂纹示意框的范围为所述燃料棒的包壳出现微裂纹的情况下主回路中第一核素、第二核素的失密情况；所述微裂纹示意框的高度还对应包壳出现微裂纹的所述燃料棒的数量；
(S3)，根据所述主回路的第一核素的放射性活度浓度，以及第一核素、第二核素的放射性活度浓度的比值，在所述失密分级图上绘制对应的示意点；
(S4)，根据所述示意点所在的位置判断包壳出现破损或者微裂缝的所述燃料棒的数量，当所述示意点位于所述安全示意框中，则表示全部所述燃料棒的包壳均为完整；当所述示意点位于所述破损示意框中，则表示所述燃料棒的包壳出现破损情况；当所述示意点位于所述微裂纹示意框中，则表示所述燃料棒的包壳出现微裂纹情况；当所述示意点位于所述破损示意框、微裂纹示意框之间，则表示包壳出现破损的燃料棒和包壳出现微裂纹的燃料棒同时存在；通过所述示意点的纵坐标得到包壳出现破损或者微裂缝的燃料棒的数量。
进一步，
所述破损示意框为若干个，自上而下排列，每个所述破损示意框对应不同的包壳出现破损的所述燃料棒的数量；微裂纹示意框为若干个，自上而下排列，每个所述微裂纹示意框对应不同的包壳出现微裂缝的所述燃料棒的数量。
进一步，
在所述步骤(S4)中，当所述示意点位于某一个破损示意框中，则表示与该破损示意框相对应数量的所述燃料棒的包壳出现破损情况；当所述示意点位于某一个微裂纹示意框中，则表示与该微裂纹示意框相对应数量的所述燃料棒的包壳出现微裂纹情况；当所述示意点位于所述破损示意框、微裂纹示意框之间，则表示包壳出现破损的燃料棒和包壳出现微裂纹的燃料棒同时存在，且数量与同一高度的破损示意框或微裂纹示意框对应的数量相同。
进一步，
所述安全示意框的纵坐标单位的范围为0-14300Bq/KG，横坐标的范围为0-0.1。
进一步，
所述破损示意框为7个，由下至上分别代表的含义为：
第一破损示意框：包壳出现破损的燃料棒的数量为1个，纵坐标单位的范围为14300-31800Bq/KG，横坐标的范围为0.1-0.13；
第二破损示意框：包壳出现破损的燃料棒的数量为2个，纵坐标单位的范围为31800-56000Bq/KG，横坐标的范围为0.1-0.13；
第三破损示意框：包壳出现破损的燃料棒的数量为3-4个，纵坐标单位的范围为56000-104000Bq/KG，横坐标的范围为0.1-0.13；
第四破损示意框：包壳出现破损的燃料棒的数量为5-7个，纵坐标单位的范围为104000-177000Bq/KG，横坐标的范围为0.1-0.13；
第五破损示意框：包壳出现破损的燃料棒的数量为8-12个，纵坐标单位的范围为177000-29800Bq/KG，横坐标的范围为0.1-0.13；
第六破损示意框：包壳出现破损的燃料棒的数量为13-23个，纵坐标单位的范围为298000-588000Bq/KG，横坐标的范围为0.1-0.13；
第七破损示意框：包壳出现破损的燃料棒的数量为24-29个，纵坐标单位的范围为588000-709000Bq/KG，横坐标的范围为0.1-0.13。
进一步，
所述微裂纹示意框为7个，由下至上分别代表的含义为：
第一微裂纹示意框：包壳出现微裂纹的燃料棒的数量为1个，纵坐标单位的范围为14300-32500Bq/KG，横坐标的范围为0.13-0.25；
第二微裂纹示意框：包壳出现微裂纹的燃料棒的数量为2个，纵坐标单位的范围为32500-57500Bq/KG，横坐标的范围为0.18-0.25；
第三微裂纹示意框：包壳出现微裂纹的燃料棒的数量为3-4个，纵坐标单位的范围为57500-107000Bq/KG，横坐标的范围为0.20-0.25；
第四微裂纹示意框：包壳出现微裂纹的燃料棒的数量为5-7个，纵坐标单位的范围为107000-182000Bq/KG，横坐标的范围为0.22-0.25；
第五微裂纹示意框：包壳出现微裂纹的燃料棒的数量为8-12个，纵坐标单位的范围为182000-307000Bq/KG，横坐标的范围为0.23-0.25；
第六微裂纹示意框：包壳出现微裂纹的燃料棒的数量为13-23个，纵坐标单位的范围为307000-606000Bq/KG，横坐标的范围为0.236-0.25；
第七微裂纹示意框：包壳出现微裂纹的燃料棒的数量为24-29个，纵坐标单位的范围为606000-731000Bq/KG，横坐标的范围为0.24-0.25。
本发明的有益效果在于：
1.判断时所需测量的一回路冷却剂中核素较为常用，并且变化趋势明显，容易判断。
2.组件破损情形的判断较为准确，能够初步判断破损燃料棒是否有微裂纹或是破口。
3.组件破损数量的判断范围较广并且较为准确，能够根据测得的所需核素的比活度，较为准确的判断具体的数量并且能够覆盖从无破损到极限破损(达到运行限值)的大部分情形。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中设有安全示意框、破损示意框、微裂纹示意框的失密分级图；
图中：1-安全示意框，2-第一破损示意框，3-第二破损示意框，4-第三破损示意框，5-第四破损示意框，6-第五破损示意框，7-第六破损示意框，8-第七破损示意框，9-第一微裂纹示意框，10-第二微裂纹示意框，11-第三微裂纹示意框，12-第四微裂纹示意框，13-第五微裂纹示意框，14-第六微裂纹示意框，15-第七微裂纹示意框。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
在核电厂实际运行中，少数燃料棒产生微裂纹或破损的概率远远高于多根燃料棒同时产生微裂纹或破损的概率，因此在对燃料棒包壳失密工况分级时，失密燃料棒数量越少，分级越详细；相反失密燃料棒数量越多，分级越简单，如表1所示。
表1燃料棒失密工况分级
微裂纹棒数 破损棒数 是否考虑铀污染
Class 1 0 0 是
Class 2 1 0 是
Class 3 0 1 是
Class 4 2 0 是
Class 5 0 2 是
Class 6 4 0 是
Class 7 0 4 是
Class 8 7 0 是
Class 9 0 7 是
Class 10 12 0 是
Class 11 0 12 是
Class 12 24 0 是
Class 13 0 24 是
Class 14 29 0 是
Class 15 0 29 是
如表中所示，从0根棒包壳出现微裂纹、0根棒包壳破损开始，至29根棒包壳出现微裂纹、29根棒包壳破损进行分级计算。
对失密工况的计算，除微裂纹或破损的燃料棒数量外，其他输入条件与计算主回路裂变产物源项的条件相同。
以I-131、Xe-135为例，I-131为第一核素，Xe-135为第二核素。从计算结果可以看出，在失密燃料棒数量相同的情况下(例如表1中的Class 2和Class 3)，主冷却剂中I-131(第一核素)的活度对失密类型不敏感，而Kr-88、I-134、Xe-135(第二核素)等核素的活度对失密类型比较敏感。从核电厂主回路放射性活度实测数据来看，在上述对比失密类型比较敏感的核素中，Xe-135的测量样本最为充分，因此选用I-131和Xe-135这两种核素来绘制失密分级图。
对表1中的各失密工况逐一计算，根据核素I-131和Xe-135的活度绘制的燃料棒破损的失密分级图，见图1。
本发明提供的一种WWER压水堆核电机组燃料棒包壳破损数量判断方法，包括如下步骤：
步骤S1，建立显示主回路中I-131、Xe-135两种核素失密情况的失密分级图，在失密分级图中，以I-131的放射性活度浓度为纵坐标，单位为Bq/KG；以I-131、Xe-135的放射性活度浓度的比值为横坐标；如图1所示；
步骤S2，按照燃料棒失密工况分级表(如表1所示)，在失密分级图的横坐标、纵坐标范围内设定矩形的安全示意框1、破损示意框、微裂纹示意框；安全示意框1、破损示意框、微裂纹示意框的高度和宽度分别对应失密分级图中的纵坐标、横坐标；
安全示意框1的范围为反应堆内全部燃料棒的包壳均为完整的情况下主回路中I-131、Xe-135两种核素的失密情况；
破损示意框的范围为燃料棒的包壳出现破损的情况下主回路中I-131、Xe-135两种核素的失密情况；破损示意框的高度还对应包壳出现破损的燃料棒的数量；
微裂纹示意框的范围为燃料棒的包壳出现微裂纹的情况下主回路中I-131、Xe-135两种核素的失密情况；微裂纹示意框的高度还对应包壳出现微裂纹的燃料棒的数量；
步骤S3，根据主回路中的I-131的放射性活度浓度(纵坐标)，以及I-131、Xe-135两种核素的放射性活度浓度的比值(横坐标)，在失密分级图上绘制对应的示意点；
步骤S4，根据示意点所在的位置判断包壳出现破损或者微裂缝的燃料棒的数量，当示意点位于安全示意框1中，则表示全部燃料棒的包壳均为完整；当示意点位于破损示意框中，则表示燃料棒的包壳出现破损情况；当示意点位于微裂纹示意框中，则表示燃料棒的包壳出现微裂纹情况；当示意点位于破损示意框、微裂纹示意框之间，则表示包壳出现破损的燃料棒和包壳出现微裂纹的燃料棒同时存在；通过示意点的纵坐标得到包壳出现破损或者微裂缝的燃料棒的数量。
破损示意框为若干个，自上而下排列，每个破损示意框对应不同的包壳出现破损的燃料棒的数量；微裂纹示意框为若干个，自上而下排列，每个微裂纹示意框对应不同的包壳出现微裂缝的燃料棒的数量。
安全示意框1为一个，纵坐标单位的范围为的范围为0-14300Bq/KG，横坐标的范围为0-0.1。
如图1所示，破损示意框为7个，由下至上分别代表的含义为：
第一破损示意框2：包壳出现破损的燃料棒的数量为1个，纵坐标单位的范围为14300-31800Bq/KG，横坐标的范围为0.1-0.13；
第二破损示意框3：包壳出现破损的燃料棒的数量为2个，纵坐标单位的范围为31800-56000Bq/KG，横坐标的范围为0.1-0.13；
第三破损示意框4：包壳出现破损的燃料棒的数量为3-4个，纵坐标单位的范围为56000-104000Bq/KG，横坐标的范围为0.1-0.13；
第四破损示意框5：包壳出现破损的燃料棒的数量为5-7个，纵坐标单位的范围为104000-177000Bq/KG，横坐标的范围为0.1-0.13；
第五破损示意框6：包壳出现破损的燃料棒的数量为8-12个，纵坐标单位的范围为177000-29800Bq/KG，横坐标的范围为0.1-0.13；
第六破损示意框7：包壳出现破损的燃料棒的数量为13-23个，纵坐标单位的范围为298000-588000Bq/KG，横坐标的范围为0.1-0.13；
第七破损示意框8：包壳出现破损的燃料棒的数量为24-29个，纵坐标单位的范围为588000-709000Bq/KG，横坐标的范围为。
如图1所示，微裂纹示意框为7个，由下至上分别代表的含义为：
第一微裂纹示意框9：包壳出现微裂纹的燃料棒的数量为1个，纵坐标单位的范围为14300-32500Bq/KG，横坐标的范围为0.13-0.25；
第二微裂纹示意框10：包壳出现微裂纹的燃料棒的数量为2个，纵坐标单位的范围为32500-57500Bq/KG，横坐标的范围为0.18-0.25；
第三微裂纹示意框11：包壳出现微裂纹的燃料棒的数量为3-4个，纵坐标单位的范围为57500-107000Bq/KG，横坐标的范围为0.20-0.25；
第四微裂纹示意框12：包壳出现微裂纹的燃料棒的数量为5-7个，纵坐标单位的范围为107000-182000Bq/KG，横坐标的范围为0.22-0.25；
第五微裂纹示意框13：包壳出现微裂纹的燃料棒的数量为8-12个，纵坐标单位的范围为182000-307000Bq/KG，横坐标的范围为0.23-0.25；
第六微裂纹示意框14：包壳出现微裂纹的燃料棒的数量为13-23个，纵坐标单位的范围为307000-606000Bq/KG，横坐标的范围为0.236-0.25；
第七微裂纹示意框15：包壳出现微裂纹的燃料棒的数量为24-29个，纵坐标单位的范围为606000-731000Bq/KG，横坐标的范围为0.24-0.25。
在步骤S4中，当示意点位于某一个破损示意框中，则表示与该破损示意框相对应数量的燃料棒的包壳出现破损情况；当示意点位于某一个微裂纹示意框中，则表示与该微裂纹示意框相对应数量的燃料棒的包壳出现微裂纹情况；当示意点位于破损示意框、微裂纹示意框之间，则表示包壳出现破损的燃料棒和包壳出现微裂纹的燃料棒同时存在，且数量与同一高度的破损示意框或微裂纹示意框对应的数量相同，并且可以根据示意点的横坐标判断包壳出现破损的燃料棒和包壳出现微裂纹的燃料棒之间的数量比例(靠近破损示意框说明包壳出现破损的燃料棒的数量偏多，靠近微裂纹示意框说明包壳出现微裂纹的燃料棒的数量偏多)。
本发明所述的方法并不限于具体实施方式中所述的实施例，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 (1)

1.一种WWER压水堆核电机组燃料棒包壳破损数量判断方法，包括如下步骤：
（S1），建立显示主回路中第一核素、第二核素失密情况的失密分级图，在所述失密分级图中，以第一核素的放射性活度浓度为纵坐标，单位为Bq/KG；以第一核素、第二核素的放射性活度浓度的比值为横坐标；所述第一核素和所述第二核素是对燃料棒包壳失密敏感的核素；所述第一核素为I-131，所述第二核素为Xe-135；
（S2），按照燃料棒失密工况分级表，在所述失密分级图的横坐标、纵坐标范围内设定矩形的安全示意框（1）、破损示意框、微裂纹示意框；所述安全示意框（1）、破损示意框、微裂纹示意框的高度和宽度分别对应所述失密分级图中的所述纵坐标、横坐标；
所述安全示意框（1）的范围为反应堆内全部燃料棒的包壳均为完整的情况下主回路中第一核素、第二核素的失密情况；
所述破损示意框的范围为所述燃料棒的包壳出现破损的情况下主回路中第一核素、第二核素的失密情况；所述破损示意框的高度还对应包壳出现破损的所述燃料棒的数量；所述破损示意框为若干个，自上而下排列，每个所述破损示意框对应不同的包壳出现破损的所述燃料棒的数量；
所述微裂纹示意框的范围为所述燃料棒的包壳出现微裂纹的情况下主回路中第一核素、第二核素的失密情况；所述微裂纹示意框的高度还对应包壳出现微裂纹的所述燃料棒的数量；所述微裂纹示意框为若干个，自上而下排列，每个所述微裂纹示意框对应不同的包壳出现微裂缝的所述燃料棒的数量；
（S3），根据所述主回路的第一核素的放射性活度浓度，以及第一核素、第二核素的放射性活度浓度的比值，在所述失密分级图上绘制对应的示意点；
（S4），根据所述示意点所在的位置判断包壳出现破损或者微裂缝的所述燃料棒的数量，当所述示意点位于所述安全示意框（1）中，则表示全部所述燃料棒的包壳均为完整；当所述示意点位于所述破损示意框中，则表示所述燃料棒的包壳出现破损情况；当所述示意点位于所述微裂纹示意框中，则表示所述燃料棒的包壳出现微裂纹情况；当所述示意点位于所述破损示意框、微裂纹示意框之间，则表示包壳出现破损的燃料棒和包壳出现微裂纹的燃料棒同时存在；通过所述示意点的纵坐标得到包壳出现破损或者微裂缝的燃料棒的数量；当所述示意点位于某一个破损示意框中，则表示与该破损示意框相对应数量的所述燃料棒的包壳出现破损情况；当所述示意点位于某一个微裂纹示意框中，则表示与该微裂纹示意框相对应数量的所述燃料棒的包壳出现微裂纹情况；当所述示意点位于所述破损示意框、微裂纹示意框之间，则表示包壳出现破损的燃料棒和包壳出现微裂纹的燃料棒同时存在，且数量与同一高度的破损示意框或微裂纹示意框对应的数量相同；
所述安全示意框（1）的纵坐标单位的范围为0-14300Bq/KG，横坐标的范围为0-0.1；
所述破损示意框为7个，由下至上分别代表的含义为：
第一破损示意框（2）：包壳出现破损的燃料棒的数量为1个，纵坐标单位的范围为14300-31800Bq/KG，横坐标的范围为0.1-0.13；
第二破损示意框（3）：包壳出现破损的燃料棒的数量为2个，纵坐标单位的范围为31800-56000Bq/KG，横坐标的范围为0.1-0.13；
第三破损示意框（4）：包壳出现破损的燃料棒的数量为3-4个，纵坐标单位的范围为56000-104000Bq/KG，横坐标的范围为0.1-0.13；
第四破损示意框（5）：包壳出现破损的燃料棒的数量为5-7个，纵坐标单位的范围为104000-177000Bq/KG，横坐标的范围为0.1-0.13；
第五破损示意框（6）：包壳出现破损的燃料棒的数量为8-12个，纵坐标单位的范围为177000-29800Bq/KG，横坐标的范围为0.1-0.13；
第六破损示意框（7）：包壳出现破损的燃料棒的数量为13-23个，纵坐标单位的范围为298000-588000Bq/KG，横坐标的范围为0.1-0.13；
第七破损示意框（8）：包壳出现破损的燃料棒的数量为24-29个，纵坐标单位的范围为588000-709000Bq/KG，横坐标的范围为0.1-0.13；
所述微裂纹示意框为7个，由下至上分别代表的含义为：
第一微裂纹示意框（9）：包壳出现微裂纹的燃料棒的数量为1个，纵坐标单位的范围为14300-32500Bq/KG，横坐标的范围为0.13-0.25；
第二微裂纹示意框（10）：包壳出现微裂纹的燃料棒的数量为2个，纵坐标单位的范围为32500-57500Bq/KG，横坐标的范围为0.18-0.25；
第三微裂纹示意框（11）：包壳出现微裂纹的燃料棒的数量为3-4个，纵坐标单位的范围为57500-107000Bq/KG，横坐标的范围为0.20-0.25；
第四微裂纹示意框（12）：包壳出现微裂纹的燃料棒的数量为5-7个，纵坐标单位的范围为107000-182000Bq/KG，横坐标的范围为0.22-0.25；
第五微裂纹示意框（13）：包壳出现微裂纹的燃料棒的数量为8-12个，纵坐标单位的范围为182000-307000Bq/KG，横坐标的范围为0.23-0.25；
第六微裂纹示意框（14）：包壳出现微裂纹的燃料棒的数量为13-23个，纵坐标单位的范围为307000-606000Bq/KG，横坐标的范围为0.236-0.25；
第七微裂纹示意框（15）：包壳出现微裂纹的燃料棒的数量为24-29个，纵坐标单位的范围为606000-731000Bq/KG，横坐标的范围为0.24-0.25。
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