CN1921027A - 一种核电站的核反应堆堆芯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核电站的核反应堆堆芯，主要由活性段长度为3.60米至4.30米的核燃料组件构成，在构成该堆芯的核燃料组件中，有157个核燃料组件，彼此平行排列组成15行、15列的现有百万仟瓦级三环路压水堆的堆芯，其特征在于：另有20个或28个核燃料组件，对称的平行排列在该现役压水堆堆芯核燃料组件外围的四周边，构成了由177个或185个核燃料组件组成的15行、15列的新堆芯；本发明由于在现役百万仟瓦级三环路压水堆堆芯边界的核燃料组件外侧增加了20或28个核燃料组件，使每个核燃料组件承受的功率密度降低，热工安全裕度得到提高，从而大大提高了核电站的安全性。

Description

一种核电站的核反应堆堆芯
技术领域
本发明属于核反应堆设计技术，具体说是涉及一种用于百万仟瓦级核电站的核反应堆的堆芯设计。
背景技术
燃料组件是核反应堆堆芯的重要组成部分。核反应堆堆芯设计是核电站的关键设计内容之一。核反应堆堆芯设计的主要任务是从核反应堆物理的角度提供满足压水堆核电站总体设计要求的核反应堆堆芯，包括确定燃料组件数目、燃料组件在核反应堆堆芯的布置等。
目前的百万仟瓦级三环路压水堆核电站反应堆堆芯由157个核燃料组件构成，其堆芯功率密度较大，热工安全裕度相对较低。
发明内容
本发明的目的是：提供一种堆芯功率密度低、热工安全裕度高的百万仟瓦级核电站反应堆堆芯。
本发明的目的是通过实施下述技术方案来实现的：
一种核电站的核反应堆堆芯，主要由活性段长度为3.60米至4.30米的核燃料组件构成，在构成该堆芯的核燃料组件中，有157个核燃料组件彼此平行排列组成15行、15列的现有百万仟瓦级三环路压水堆的堆芯，其特征在于：还有20个或28个核燃料组件，对称的平行排列在该现有压水堆堆芯核燃料组件外围的四周边，构成了由177个或185个核燃料组件组成的15行、15列的新堆芯；在这15行、15列的新堆芯中，构成每个核燃料组件的核燃料棒都呈17行×17列排列。
根据上述技术特征，组成新堆芯的核燃料组件可有两种排列方式：
①I型核反应堆堆芯结构(见图1)：上述的20个核燃料组件，按排列顺序，分别排列在现有堆芯核燃料组件的第1至第4行、第6行、第10行、第12至第15行的两端核燃料组件的外侧，构成了由177个核燃料组件组成的15行、15列的新堆芯。
②II型核反应堆堆芯结构(见图2)：上述的28个核燃料组件，按排列顺序，分别排列在现有堆芯核燃料组件的第1至第6行、第10至第15行左右两端核燃料组件的外侧，其中在第1行和第15行现有堆芯核燃料组件的两端各增加2个核燃料组件，在第2行至第6行、第10行至第14行的两端各增加1个核燃料组件，第7行至第9行不增加核燃料组件，构成了由185个核燃料组件组成的15行、15列的新堆芯。
本发明的优点在于：由于在现役百万仟瓦级三环路压水堆堆芯边界的核燃料组件外侧增加了20个或28个核燃料组件，使每个核燃料组件承受的功率密度降低，热工安全裕度得到提高。计算表明：在核燃料组件的燃料活性段长度(3.60米至4.30米)相等情况下，本发明的堆芯功率密度与现役压水堆堆芯的功率密度相比降低了10％至15％以上。因此，采用这种堆芯的核电站，其运行安全性将得到很大提高。
附图说明
图1为本发明I型核反应堆堆芯结构的俯视示意图。
图2为本发明II型核反应堆堆芯结构的俯视示意图。
图3为堆芯核燃料组件的结构俯视示意图。
图中标记：1-15为堆芯中核燃料组件的排行顺序数，16为现有核电站压水堆堆芯的核燃料组件(白色方框)，17为本发明堆芯中增加的核燃料组件(黑色方框)，18为构成核燃料组件的核燃料棒，19为核燃料组件中的控制棒导向管，20为核燃料组件中的测量仪表管。
具体实施方式
例1：I型核反应堆堆芯
由图1看出该核反应堆的堆芯结构：它主要由活性段长度为3.60米至4.30米的核燃料组件构成，在构成该堆芯的核燃料组件中，有157个核燃料组件，彼此平行排列组成15行、15列的现有百万仟瓦级三环路压水堆的堆芯，另有20个核燃料组件，对称的平行排列在现有压水堆堆芯燃料组件外围的四周边，构成了由177个核燃料组件组成的15行、15列的新堆芯。其中，堆芯的第1行与第15行各有核燃料组件5个，第2行与第14行各有核燃料组件9个，第3行与第13行各有核燃料组件11个，第4行、第5行、第11行和第12行各有核燃料组件13个，第6行至第10行各有核燃料组件15个，每个核燃料组件都是由活性段长度3.60米至4.30米、排列成17行×17列的264根核燃料棒、24根控制棒导向管和1根测量仪表管构成。
本例堆芯与现役堆芯相比，在核燃料棒活性段长度相同的情况下，本例堆芯比现役堆芯降低了11.3％的功率密度。
例2：II型核反应堆堆芯
由图2看出该核反应堆的堆芯结构：它主要由活性段长度为3.60米至4.30米的核燃料组件构成，在构成该堆芯的核燃料组件中，有157根核燃料组件，彼此平行排列组成15行、15列的现有百万仟瓦级三环路压水堆的堆芯，另有28个核燃料组件，对称的平行排列在现有压水堆堆芯燃料组件外围的四周边，构成了由185个核燃料组件组成的15行、15列的新堆芯。其中，堆芯的第1行与第15行各有核燃料组件7个，第2行与第14行各有核燃料组件9个，第3行与第13行各有核燃料组件11个，第4行与第12行各有核燃料组件13个，第5行至第11行各有核燃料组件15个，每个核燃料组件，都是由活性段长度3.60米至4.30米、排列成17行×17列的264根核燃料棒、24根控制棒导向管和1根测量仪表管构成。
本例堆芯与现役堆芯相比，在核燃料棒活性段长度相同的情况下，本例堆芯比现役堆芯降低了15.2％的功率密度。
本发明与现役堆芯的效果比较表
  名称   本发明堆芯   现役堆芯
  堆芯核燃料组件数目   185个   177个   157个
  燃料组件活性段长度   3.66米   3.66米   3.66米
  堆芯热功率   2895兆瓦   2895兆瓦   2895兆瓦
  堆芯功率密度   92.5仟瓦/立升   96.7仟瓦/立升   109.0仟瓦/立升
  堆芯线功率密度   157.8瓦/厘米   165.0瓦/厘米   186.0瓦/厘米

Claims (2)

1、一种核电站的核反应堆堆芯，主要由活性段长度为3.60米至4.30米的核燃料组件构成，在构成该堆芯的核燃料组件中，有157个核燃料组件彼此平行排列组成15行、15列的现有百万仟瓦级三环路压水堆的堆芯，其特征在于：还有20个核燃料组件，对称的平行排列在该现有压水堆堆芯核燃料组件外围的四周边，构成了由177个核燃料组件组成的15行、15列的新堆芯；在此新堆芯中这20个核燃料组件，按排列顺序，分别排列在现有堆芯核燃料组件的第1行至第4行、第6行、第10行、第12至第15行的两端核燃料组件的外侧，而且构成每个核燃料组件的核燃料棒都组成17行×17列排列。
2、一种核电站的核反应堆堆芯，主要由活性段长度为3.60米至4.30米的核燃料组件构成，在构成该堆芯的核燃料组件中，有157个核燃料组件彼此平行排列组成15行、15列的现有百万仟瓦级三环路压水堆的堆芯，其特征在于：还有28个核燃料组件，对称的平行排列在该现有压水堆堆芯核燃料组件外围的四周边，构成了由185个核燃料组件组成的15行、15列的新堆芯；在此新堆芯中这28个核燃料组件，按排列顺序，分别排列在现有堆芯核燃料组件的第1行至第6行、第10至第15行两端核燃料组件的外侧，其中在第1行和第15行现有堆芯核燃料组件的两端各增加2个核燃料组件，在第2行至第6行、第10行至第14行核燃料组件的两端各增加1个核燃料组件，而且构成每个核燃料组件的核燃料棒都组成17行×17列排列。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101271737B (zh) * 2008-04-30 2010-08-11 中国核动力研究设计院 提高均匀性水溶液核反应堆额定稳态运行功率的方法
CN109801718A (zh) * 2018-12-06 2019-05-24 华南理工大学 一种堆芯可移动分离的固有安全压水堆

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