CN113935567B - 一种核电厂提前停堆换料燃料经济损失的定量评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种核电厂提前停堆换料燃料经济损失的定量评估方法,包括如下步骤：根据核电厂反应堆功率分布测量结果和核电厂发电计划，按照堆芯组件燃耗计算公式计算得到提前停堆t1时刻堆芯组件燃耗分布数据和原计划停堆t2时刻堆芯组件燃耗分布数据；确定一个不再回堆燃料组件的燃耗阈值为BP阈值；假设依据不再回堆燃料组件的燃耗阈值BP阈值筛选出n’组不再回堆的燃料组件，按照燃料经济损失计算公式计算得到提前停堆造成的燃料经济损失。本发明的定量评估方法建立停堆燃耗与燃料成本之间的对应关系，对核电厂提前停堆造成的燃料经济损失的评估结果准确可信，用于核电厂成本评估并成为核电厂安全经济运行提供决策依据。

Description

一种核电厂提前停堆换料燃料经济损失的定量评估方法
技术领域
本发明涉及核电厂燃料管理技术领域，特别是涉及一种核电厂提前停堆换料燃料经济损失的定量评估方法。
背景技术
核电厂由于其固有特性，当反应堆后备反应性降低至0，即有效增值因子为1时，机组必须进行停堆换料以提高反应堆的后备反应性。为提高核电厂核燃料利用率，一般情况下核电厂都是运行到后备反应性接近0时进行停堆换料。但是在某些特殊情况下，如为满足电网迎峰度夏的要求或者为提前检修某重要设备，核电厂也会选择提前停堆，实施换料大修工作。如2017年1月海南核电厂1号机组就曾因电网原因提前两个多月停堆换料。遇到上述情况时，电厂需要评估提前停堆所带来的燃料经济损失，以便为电厂实施成本评估和选择安全经济运行方式提供决策依据。然而，由于没有建立起停堆燃耗与燃料成本之间的对应关系，目前尚缺乏一种较为可信的对核电厂提前停堆造成的燃料经济损失进行定量评估的方法。
发明内容
基于此，有必要针对现有的核电厂提前停堆换料燃料经济损失的定量评估方法中缺乏停堆燃耗与燃料成本之间的对应关系造成的对核电厂提前停堆造成的燃料经济损失的评估结果不准确的问题，提供一种核电厂提前停堆换料燃料经济损失的定量评估方法，该方法建立停堆燃耗与燃料成本之间的对应关系，对核电厂提前停堆造成的燃料经济损失的评估结果准确可信，用于核电厂成本评估并成为核电厂安全经济运行提供决策依据。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种核电厂提前停堆换料燃料经济损失的定量评估方法，包括如下步骤：
1、假设核电厂提前停堆日期为t1，原计划停堆日期为t2；根据核电厂反应堆功率分布测量结果和核电厂发电计划，按照堆芯组件燃耗计算公式计算得到提前停堆t1时刻堆芯组件燃耗分布数据和原计划停堆t2时刻堆芯组件燃耗分布数据；
2、确定一个不再回堆燃料组件的燃耗阈值为BP阈值；
3、假设依据不再回堆燃料组件的燃耗阈值BP阈值筛选出n′组不再回堆的燃料组件，按照燃料经济损失计算公式计算得到提前停堆造成的燃料经济损失。
进一步地，步骤1中，所述堆芯组件燃耗计算公式如下：
其中，BP组件(t)是t时刻组件燃耗，单位为兆瓦日每吨铀或者兆瓦日每吨重金属；αi为第i-1次功率分布和第i次功率分布之间的权重系数，0<αi<1；P总为堆芯设计额定热功率，单位为兆瓦；MH为堆芯总金属铀装量或者堆芯总重金属装量，所述堆芯总金属铀装量的单位为吨铀，所述堆芯总重金属装量的单位为吨重金属；N为堆芯燃料组件总数，N为无量纲量；Pi组件为第i次反应堆功率分布测量得到的燃料组件相对功率数值，Pi组件为无量纲量；P(i-1)组件为第i-1次反应堆功率分布测量得到的燃料组件相对功率数值，P(i-1)组件为无量纲量；ti为第i次反应堆功率分布测量对应的时间，单位为天；ti-1为第i-1次反应堆功率分布测量对应的时间，单位为天。
进一步地，步骤2中，通过如下步骤确定不再回堆燃料组件的燃耗阈值为BP阈值：使用三维核设计程序计算得到核电厂下个周期运行到寿期末的燃料组件平均卸料燃耗BP平均，然后使用核安全监管部门批准的该核电厂燃料组件最大燃耗BP限值减去BP平均即得到燃耗阈值BP阈值。
进一步地，步骤3中，所述燃料经济损失计算公式如下：
其中，W为提前停堆造成的燃料经济损失，单位为万元；n′为不再回堆的燃料组件数，无量纲量；BP组件(t2)为原计划停堆t2时刻，燃料组件的停堆燃耗，单位为兆瓦日每吨铀或者兆瓦日每吨重金属；BP组件(t1)为提前停堆t1时刻，燃料组件的停堆燃耗，单位为兆瓦日每吨铀或者兆瓦日每吨重金属；A为单组燃料组件的采购价格，单位为万元；BP平均为燃料组件平均卸料燃耗，单位为兆瓦日每吨铀或者兆瓦日每吨重金属。
进一步地，所述燃料组件平均卸料燃耗取核电厂燃料管理设计值。
进一步地，当没有核电厂反应堆功率分布测量结果时可以使用三维核设计程序理论计算的燃料组件相对功率数值进行替代。
本发明的有益技术效果：
本发明提供的核电厂提前停堆换料燃料经济损失的定量评估方法，可以准确定量评估核电厂提前停堆造成的燃料经济损失。
附图说明
图1为停堆时刻燃料组件燃耗分布示意图；
图2为原计划停堆时刻燃料组件燃耗分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细地描述。
实施例1
本发明提供一种核电厂提前停堆换料燃料经济损失的定量评估方法，包括如下步骤：
1、假设核电厂提前停堆日期为t1，原计划停堆日期为t2；根据核电厂反应堆功率分布测量结果和核电厂发电计划，按照公式(1)计算得到提前停堆t1时刻堆芯组件燃耗分布数据和原计划停堆t2时刻堆芯组件燃耗分布数据：
其中，BP组件(t)是是t时刻组件燃耗，单位为兆瓦日每吨铀(MW·d/tU)或者兆瓦日每吨重金属(MW·d/tHM)，对于使用二氧化铀的反应堆，BP组件(t)单位是兆瓦日每吨铀；对于使用铀钚混合的MOX燃料的反应堆，BP组件(t)单位是兆瓦日每吨重金属；
αi为第i-1次功率分布和第i次功率分布之间的权重系数，0<αi<1，αi为无量纲量；
P总为堆芯设计额定热功率，单位为兆瓦(MW)；
MH为堆芯总金属铀装量或者堆芯总重金属装量，所述堆芯总金属铀装量的单位为吨铀(tU)，所述堆芯总重金属装量的单位为吨重金属(tHM)；
N为堆芯燃料组件总数，N为无量纲量；
Pi组件为第i次反应堆功率分布测量得到的燃料组件相对功率数值，Pi组件为无量纲量；
P(i-1)组件为第i-1次反应堆功率分布测量得到的燃料组件相对功率数值，P(i-1)组件为无量纲量；
ti为第i次反应堆功率分布测量对应的时间，单位为天(d)；
ti-1为第i-1次反应堆功率分布测量对应的时间，单位为天(d)；
2、确定一个不再回堆燃料组件的燃耗阈值为BP阈值。提前停堆将造成反应堆堆芯内所有的燃料组件停堆燃耗偏低，对于组件燃耗BP组件(t)小于BP阈值的燃料组件，由于其仍具备再回堆使用的价值，故不考虑提前停堆对这部分燃料组件所造成的燃料经济损失；对于组件燃耗BP组件(t)大于等于BP阈值的燃料组件，由于其已经不再回堆使用，故需计算提前停堆对这部分燃料组件所造成的燃料经济损失。
进一步地，确定不再回堆燃料组件的燃耗阈值为BP阈值的步骤如下：使用三维核设计程序计算得到核电厂下个周期运行到寿期末的燃料组件平均卸料燃耗BP平均，然后使用核安全监管部门批准的该核电厂燃料组件最大燃耗BP限值减去BP平均即得到燃耗阈值BP阈值。
3、假设依据不再回堆燃料组件的燃耗阈值BP阈值筛选出n′组不再回堆的燃料组件，则提前停堆造成的燃料经济损失W(万元)按公式(2)进行计算：
其中：
W为提前停堆造成的燃料经济损失，单位为万元；
n′为不再回堆的燃料组件数，无量纲量
BP组件(t2)为原计划停堆t2时刻，燃料组件的停堆燃耗，单位为兆瓦日每吨铀(MW·d/tU)或者兆瓦日每吨重金属(MW·d/tHM)；
BP组件(t1)为提前停堆t1时刻，燃料组件的停堆燃耗，单位为兆瓦日每吨铀(MW·d/tU)或者兆瓦日每吨重金属(MW·d/tHM)；
A为单组燃料组件的采购价格，单位为万元；
BP平均为燃料组件平均卸料燃耗(可取核电厂燃料管理设计值)，单位为兆瓦日每吨铀(MW·d/tU)或者兆瓦日每吨重金属(MW·d/tHM)。
进一步地，当核电厂核电厂反应堆功率分布测量结果时可以使用三维核设计程序理论计算的燃料组件相对功率数值进行替代，例如比如大亚湾、方家山等M310类型的反应堆一般使用SCIENCE程序，比如快堆一般使用NAS程序。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种核电厂提前停堆换料燃料经济损失的定量评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、假设核电厂提前停堆日期为t1，原计划停堆日期为t2；根据核电厂反应堆功率分布测量结果和核电厂发电计划，按照堆芯组件燃耗计算公式计算得到提前停堆t1时刻堆芯组件燃耗分布数据和原计划停堆t2时刻堆芯组件燃耗分布数据；
(2)、确定一个不再回堆燃料组件的燃耗阈值为BP阈值；
(3)、假设依据不再回堆燃料组件的燃耗阈值BP阈值筛选出n′组不再回堆的燃料组件，按照燃料经济损失计算公式计算得到提前停堆造成的燃料经济损失；
步骤1中，所述堆芯组件燃耗计算公式如下：
其中，BP组件(t)是t时刻组件燃耗，单位为兆瓦日每吨铀或者兆瓦日每吨重金属；αi为第i-1次功率分布和第i次功率分布之间的权重系数，0<αi<1；P总为堆芯设计额定热功率，单位为兆瓦；MH为堆芯总金属铀装量或者堆芯总重金属装量，所述堆芯总金属铀装量的单位为吨铀，所述堆芯总重金属装量的单位为吨重金属；N为回堆燃料组件数量，N为无量纲量；Pi组件为第i次反应堆功率分布测量得到的燃料组件相对功率数值，Pi组件为无量纲量；P(i-1)组件为第i-1次反应堆功率分布测量得到的燃料组件相对功率数值，P(i-1)组件为无量纲量；ti为第i次反应堆功率分布测量对应的时间，单位为天；ti-1为第i-1次反应堆功率分布测量对应的时间，单位为天；
步骤3中，所述燃料经济损失计算公式如下：
其中，W为提前停堆造成的燃料经济损失，单位为万元；n′为不再回堆的燃料组件数，无量纲量；BP组件(t2)为原计划停堆t2时刻，燃料组件的停堆燃耗，单位为兆瓦日每吨铀或者兆瓦日每吨重金属；BP组件(t1)为提前停堆t1时刻，燃料组件的停堆燃耗，单位为兆瓦日每吨铀或者兆瓦日每吨重金属；A为单组燃料组件的采购价格，单位为万元；BP平均为燃料组件平均卸料燃耗，单位为兆瓦日每吨铀或者兆瓦日每吨重金属。
2.根据权利要求1所述的核电厂提前停堆换料燃料经济损失的定量评估方法，其特征在于，步骤2中，通过如下步骤确定不再回堆燃料组件的燃耗阈值为BP阈值：使用三维核设计程序计算得到核电厂下个周期运行到寿期末的燃料组件平均卸料燃耗BP平均，然后使用核安全监管部门批准的该核电厂燃料组件最大燃耗BP限值减去BP平均即得到燃耗阈值BP阈值。
3.根据权利要求1所述的核电厂提前停堆换料燃料经济损失的定量评估方法，其特征在于，所述燃料组件平均卸料燃耗取核电厂燃料管理设计值。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的核电厂提前停堆换料燃料经济损失的定量评估方法，其特征在于，当没有核电厂反应堆功率分布测量结果时可以使用三维核设计程序理论计算的燃料组件相对功率数值进行替代。
5.根据权利要求4所述的核电厂提前停堆换料燃料经济损失的定量评估方法，其特征在于，所述三维核设计程序为SCIENCE程序或NAS程序。
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