CN111899899A - 一种降低hfetr堆芯不均匀性的方法 - Google Patents

一种降低hfetr堆芯不均匀性的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种降低HFETR堆芯不均匀性的方法，依次提升安全棒、自动棒和手动补偿棒，所述手动补偿棒的具体提棒过程如下：1)、提升SB9和SB12；2)、提升SB10、SB11、SB13和SB14；3)、提升SB3和SB6；4)、提升SB4和SB7；5)、提升SB1和SB2；6)、提升SB5和SB8。本发明在相同的堆芯装载布置下，仅改变提棒顺序，即可大幅降低堆芯内不均匀系数，提高反应堆的安全裕度，进而提高反应堆运行的安全性；本发明在相同的堆芯装载布置下，仅改变提棒顺序，即可提高同位素产量，提高反应堆运行的经济性。

Description

一种降低HFETR堆芯不均匀性的方法
技术领域
本发明涉及高通量工程试验堆(HFETR)的运行方式技术领域，具体涉及一种降低HFETR堆芯不均匀性的方法。
背景技术
HFETR设计有18根控制棒，其中安全棒2根，自动棒2根，手动补偿棒14根。除安全棒和自动棒外，14根手动补偿棒分为6组，该6组补偿棒的提棒顺序可以根据堆芯装载灵活确定。总体来说，该6组补偿棒的提棒顺序应确保反应堆的安全。
HFETR当前主要用于同位素生产、新型燃料辐照考验和材料辐照考验。为了满足HFETR辐照生产任务的要求，HFETR需具有一定的寿期，而在HFETR的运行过程中是依靠补偿棒来补偿反应性的消耗。HFETR的提棒方式直接影响堆芯不均匀系数。
HFETR的提棒方式为：先提升安全棒(AB1、AB2)到顶，再提升自动棒(ZB1、ZB2)至50cm，手动补偿棒的提棒顺序为：(SB 1、SB 2)、(SB 9、SB 12)、(SB 10、SB 11、SB 13、SB14)、(SB 3、SB 6)、(SB 4、SB 7)、(SB 5、SB 8)。
现有提棒方式存在两点不足，一是活性区中心区域燃料组件的功率较高，先提(SB1、SB 2)会增加堆芯的不均匀系数，从而影响反应堆的安全性；二是(SB1、SB2)的棒价值较大，使得HFETR运行过程中(SB9、SB12)和(SB10、SB11、SB13、SB14)长时间处于全插棒状态，增加了堆芯活性区外围控制棒对热中子的吸收，从而影响同位素的产量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低HFETR堆芯不均匀性的方法，该方法通过改变手动补偿棒的提棒方式，以降低堆芯内不均匀系数，提高反应堆的安全裕度，进而提高反应堆运行的安全性。
本发明通过下述技术方案实现：
一种降低HFETR堆芯不均匀性的方法，依次提升安全棒、自动棒和手动补偿棒，所述手动补偿棒的具体提棒过程如下：
1)、提升SB9和SB12；
2)、提升SB10、SB11、SB13和SB14；
3)、提升SB3和SB6；
4)、提升SB4和SB7；
5)、提升SB1和SB2；
6)、提升SB5和SB8。
如附图1所示，HFETR堆芯采用规则的三角形点阵布置，堆芯内共313个栅元，除18根控制棒的位置固定不动外，其余栅元可灵活布置燃料组件、铝块、铍块以及同位素靶件等。HFETR现有的提棒方式如表1所示，提棒顺序按照①至⑨的顺序进行即：(AB 1、AB 2)、(ZB 1、ZB 2)、(SB 1、SB 2)、(SB 9、SB 12)、(SB 10、SB 11、SB 13、SB 14)、(SB 3、SB 6)、(SB 4、SB 7)、(SB 5、SB 8)。
表1HFETR现有提棒方式
棒态 棒组
②全插棒
②(AB 1,AB 2)↑其余↓ (AB 1,AB 2)
③(ZB1,ZB 2)500mm其余同② (ZB1,ZB 2)
④(SB 1,SB 2)↑其余同③ (SB 1,SB 2)
⑤(SB 9,SB 12)↑其余同④ (SB 9,SB 12)
⑥(SB 10,SB 11,SB13,SB 14)↑其余同⑤ (SB 10,SB 11,SB13,SB 14)
⑥(SB 3,SB 6)↑其余同⑥ (SB 3,SB 6)
⑦(SB 4,SB 7)↑其余同⑦ (SB 4,SB 7)
⑧(SB 5,SB 8)↑其余同⑧ (SB 5,SB 8)
现有提棒方式存在两点不足，一是活性区中心区域燃料组件的功率较高，先提(SB1、SB 2)会增加堆芯的不均匀系数，从而影响反应堆的安全性；二是(SB1、SB2)的棒价值较大，使得HFETR运行过程中(SB9、SB12)和(SB10、SB11、SB13、SB14)长时间处于全插棒状态，增加了堆芯活性区外围控制棒对热中子的吸收，从而影响同位素的产量。
本发明在相同的堆芯装载布置下，仅改变手动补偿棒的提棒顺序，动补偿棒的提升顺序依次为(SB 9、SB 12)、(SB 10、SB 11、SB 13、SB 14)、(SB 3、SB 6)、(SB 4、SB 7)、(SB 1、SB 2)、(SB 5、SB 8)，可大幅降低堆芯内不均匀系数，提高反应堆的安全裕度，进而提高反应堆运行的安全性。
本发明在相同的堆芯装载布置下，仅改变手动补偿棒的提棒顺序，动补偿棒的提升顺序依次为(SB 9、SB 12)、(SB 10、SB 11、SB 13、SB 14)、(SB 3、SB 6)、(SB 4、SB 7)、(SB 1、SB 2)、(SB 5、SB 8)，可提高同位素产量。
本发明已成功应用于HFETR运行中，堆芯不均匀系数可降低12％以上，同时同位素产量提高2％以上。
进一步地，SB9和SB12的提升高度为100cm。
进一步地，SB10、SB11、SB13和SB14的提升高度为100cm。
进一步地，SB3和SB6的提升高度为100cm。
进一步地，SB4和SB7的提升高度为100cm。
进一步地，SB1和SB2的提升高度为100cm。
进一步地，SB5和SB8的提升高度为100cm。
进一步地，安全棒的具体提棒过程如下：
提升AB1和AB2到堆芯顶部。
进一步地，自动棒的具体提棒过程如下：
提升ZB1和ZB2至堆芯50cm处。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明在相同的堆芯装载布置下，仅改变提棒顺序，即可大幅降低堆芯内不均匀系数，提高反应堆的安全裕度，进而提高反应堆运行的安全性。
2、本发明在相同的堆芯装载布置下，仅改变提棒顺序，即可提高同位素产量，提高反应堆运行的经济性。
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HFETR堆芯的示意图。
附图中，堆芯内的数字的含义如下：
1-AB1，2-AB2，3-SB1，4-SB2，5-SB3，6-SB6，7-SB4，8-SB7，9-SB9，10-SB12，11-SB10，12-SB11，13-SB13，14-SB14，15-SB5，16-SB8，17-ZB1，18-ZB2。
堆芯外的数字为行编号。
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1：
如图1所示，一种降低HFETR堆芯不均匀性的方法，依次提升安全棒(提升AB1和AB2到堆芯顶部)、自动棒(提升ZB1和ZB2至堆芯50cm处)和手动补偿棒，，所述手动补偿棒的具体提棒过程如下：
1)、提升SB9和SB12，提升高度为100cm；
2)、提升SB10、SB11、SB13和SB14，提升高度为100cm；
3)、提升SB3和SB6，提升高度为100cm；
4)、提升SB4和SB7，提升高度为100cm；
5)、提升SB1和SB2，提升高度为100cm；
6)、提升SB5和SB8，提升高度为100cm。
如附图1所示，HFETR堆芯采用规则的三角形点阵布置，堆芯内共313个栅元，除18根控制棒的位置固定不动外，其余栅元可灵活布置燃料组件、铝块、铍块以及同位素靶件等。本发明HFETR提棒方式如表2所示，提棒顺序按照①至⑨的顺序进行即：(AB 1、AB 2)、(ZB 1、ZB 2)、(SB 9、SB 12)、(SB 10、SB 11、SB 13、SB 14)、(SB 3、SB 6)、(SB 4、SB 7)、(SB 1、SB 2)、(SB 5、SB 8)。
表2本发明所述HFETR提棒方式
棒态 棒组
②全插棒
②(AB 1,AB 2)↑其余↓ (AB 1,AB 2)
③(ZB 1,ZB 2)500mm其余同② (ZB 1,ZB 2)
④(SB 9,SB 12)↑其余同③ (SB 9,SB 12)
⑤(SB 10,SB 11,SB 13,SB 14)↑其余同④ (SB 10,SB 11,SB 13,SB 14)
⑥(SB 3,SB 6)↑其余同⑤ (SB 3,SB 6)
⑦(SB 4,SB 7)↑其余同⑥ (SB 4,SB 7)
⑧(SB 1,SB 2)↑其余同⑦ (SB 1,SB 2)
⑨(SB 5,SB 8)↑其余同⑧ (SB 5,SB 8)
以HFETR第104-I炉至106-II炉为例，在相同装载下，对原有提棒方式和本发明所述提棒方式对堆芯不均匀系数进行计算对比分析，计算结果如表3所示：
表3原有提棒方式与本发明所述提棒方式计算对比结果
Figure BDA0002630019380000041
注：*表示原有提棒方式的堆芯不均匀系数和同位素产量归一化。
从表3中可以看出，采用本发明所述提棒方式，堆芯不均匀系数降低12％以上，同位素产量提高2％以上，有益效果显著。
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 (9)

1.一种降低HFETR堆芯不均匀性的方法，依次提升安全棒、自动棒和手动补偿棒，其特征在于，所述手动补偿棒的具体提棒过程如下：
1)、提升SB9和SB12；
2)、提升SB10、SB11、SB13和SB14；
3)、提升SB3和SB6；
4)、提升SB4和SB7；
5)、提升SB1和SB2；
6)、提升SB5和SB8。
2.根据权利要求1所述的一种降低HFETR堆芯不均匀性的方法，其特征在于，所述SB9和SB12的提升高度为100cm。
3.根据权利要求1所述的一种降低HFETR堆芯不均匀性的方法，其特征在于，所述SB10、SB11、SB13和SB14的提升高度为100cm。
4.根据权利要求1所述的一种降低HFETR堆芯不均匀性的方法，其特征在于，所述SB3和SB6的提升高度为100cm。
5.根据权利要求1所述的一种降低HFETR堆芯不均匀性的方法，其特征在于，所述SB4和SB7的提升高度为100cm。
6.根据权利要求1所述的一种降低HFETR堆芯不均匀性的方法，其特征在于，所述SB1和SB2的提升高度为100cm。
7.根据权利要求1所述的一种降低HFETR堆芯不均匀性的方法，其特征在于，所述SB5和SB8的提升高度为100cm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种降低HFETR堆芯不均匀性的方法，其特征在于，所述安全棒的具体提棒过程如下：
提升AB1和AB2到堆芯顶部。
9.根据权利要求1-7任一项所述的一种降低HFETR堆芯不均匀性的方法，其特征在于，所述自动棒的具体提棒过程如下：
提升ZB1和ZB2至堆芯50cm处。
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