[發(fā)明專利]壓水堆核電站百萬(wàn)千瓦機(jī)組完全低中子泄漏先進(jìn)四分之一換料方法及其安全分析系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910110296.1
• 申請(qǐng)日: 2009-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102054538A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高立剛;肖岷;張洪;李雷;韓慶浩;戴忠華;李曉明;馬倉(cāng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)廣東核電集團(tuán)有限公司;大亞灣核電運(yùn)營(yíng)管理有限責(zé)任公司;中科華核電技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號(hào): G21C19/00
• 分類號(hào): G21C19/00;G21D3/04
• 代理公司: 深圳市順天達(dá)專利商標(biāo)代理有限公司 44217
• 代理人: 易釗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及壓水堆核電站百萬(wàn)千瓦機(jī)組核反應(yīng)堆技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及對(duì)核反應(yīng)堆堆芯換料方法及核反應(yīng)堆安全分析系統(tǒng)的改進(jìn)。

背景技術(shù)

在核電廠，核燃料的成本通常超過(guò)運(yùn)行成本與維修成本之和。因此，必須實(shí)施先進(jìn)的燃料管理措施，以提高核燃料利用率和經(jīng)濟(jì)性，增加電廠的滿功率運(yùn)行能力，減小堆芯中子泄露率，從而延長(zhǎng)壓力殼的壽命。

以廣東核電集團(tuán)有限公司嶺澳核電站為例，原來(lái)的堆芯設(shè)計(jì)方案是落后的高中子泄漏燃料管理模式，每年換1/3堆芯(約52-56組)的新燃料，每次換料時(shí)將新燃料裝在堆芯的外圍。這種管理模式的缺點(diǎn)是中子泄漏率高、利用率低、燃料經(jīng)濟(jì)性差。

同時(shí)，在以上管理模式下，壓力殼的使用壽命為40年，即使用40年后壓力殼的耐中子輻照能力達(dá)到限值，壓力殼的壽命由于中子注量高而受到限制，而采用低中子泄露后，單位時(shí)間內(nèi)中子對(duì)壓力殼的輻照劑量將降低，從而提高壓力殼的使用壽命，因此必須停止使用高中子泄漏燃料管理模式。

法國(guó)的三環(huán)路機(jī)組雖然是采用1/4換料管理模式，如圖1所示，其采用钚鈾混合燃料作為易裂變材料，燃料組件的包殼為AFA-3G/Zr-4，因此燃耗較低。其中標(biāo)注數(shù)字及“Mox”的位置代表新燃料組件，未標(biāo)注的組件位置為舊組件位置，其新燃料組件多數(shù)放置在堆芯外圍，屬于高泄露的裝載方式。

因此有必要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和提高。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明要解決現(xiàn)有核電廠的燃料管理模式中存在的中子泄漏率高、燃料利用率低等問(wèn)題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

提供一種壓水堆核電站百萬(wàn)千瓦機(jī)組完全低中子泄漏先進(jìn)四分之一換料方法，其中，每個(gè)燃料循環(huán)更換1/4的新燃料組件，所述新燃料組件首次入堆的位置在堆芯內(nèi)部；

所述堆芯內(nèi)部是指堆芯次外圈以內(nèi)，包括次外圈。

本發(fā)明所述的換料方法，其中，所述新燃料組件采用富集度為4.0％～4.2％純二氧化鈾燃料。

本發(fā)明所述的換料方法，其中，所述新燃料組件采用富集度為4.05％、4.10％、4.15％或4.18％的純二氧化鈾燃料。

本發(fā)明所述的換料方法，其中，所述堆芯內(nèi)結(jié)構(gòu)材料采用M5材料。

本發(fā)明還提供了一種安全分析系統(tǒng)，用于分析采用所述壓水堆核電站百萬(wàn)千瓦機(jī)組完全低中子泄漏先進(jìn)四分之一換料方法布置的堆芯的安全性，其包括：堆芯設(shè)計(jì)分析模塊，用于進(jìn)行燃料組件布置計(jì)算，堆芯功率分布計(jì)算，燃耗計(jì)算以及循環(huán)長(zhǎng)度計(jì)算。

本發(fā)明所述的安全分析系統(tǒng)，其中，還包括三維功率能力分析模塊，用于驗(yàn)證在不同工況下功率參數(shù)的安全性。

本發(fā)明所述的安全分析系統(tǒng)，其中，還包括線功率密度滿足冷卻劑喪失事故分析模塊，用于分析線功率密度滿足冷卻劑喪失事故工況下燃料包殼的完整性。

本發(fā)明所述的安全分析系統(tǒng)，其中，還包括主蒸汽管斷裂事故分析模塊，用于分析主蒸汽管斷裂事故工況下堆芯安全性。

本發(fā)明所述的安全分析系統(tǒng)，其中，還包括功率運(yùn)行下落棒事故分析模塊，用于分析落棒事故工況下堆芯的安全性，保證所述功率運(yùn)行下落棒事故滿足功率峰值因子限值、象限傾斜限值及反應(yīng)性引入限值。

本發(fā)明所述的安全分析系統(tǒng)，其中，還包括功率運(yùn)行單棒提出事故分析模塊，用于分析單棒提出事故工況下堆芯的安全性，保證所述功率運(yùn)行單棒提出事故驗(yàn)證功率峰值因子最大時(shí)小于1.85。

本發(fā)明所述的安全分析系統(tǒng)，其中，還包括次臨界提棒事故分析模塊，用于分析次臨界工況下，控制棒組意外提出事故工況下堆芯的安全性，保證最大有效緩發(fā)中子份額值為0.00750，最大瞬發(fā)中子壽命值為27.9。

本發(fā)明所述的安全分析系統(tǒng)，其中，還包括三維彈棒事故分析模塊，用于分析控制棒意外彈出反應(yīng)堆的嚴(yán)重事故，保證最小有效緩發(fā)中子份額值為0.00440，最小瞬發(fā)中子壽命值為16.9μs，多普勒溫度系數(shù)最小值的絕對(duì)值為-1.88pcm/℃。

本發(fā)明所述的安全分析系統(tǒng)，其中，還包括燃料棒設(shè)計(jì)模塊，用于設(shè)計(jì)與分析在不同運(yùn)行工況和瞬態(tài)下，燃料棒的設(shè)計(jì)性能是否到達(dá)高燃耗及安全的要求。

本發(fā)明所述的安全分析系統(tǒng)，其中，所述堆芯設(shè)計(jì)分析模塊包括燃料組件計(jì)算單元，用于采用碰撞幾率方法，對(duì)于一個(gè)燃料組件，求解99群輸運(yùn)方程，并為堆芯計(jì)算提供兩群均勻化的截面庫(kù)。

本發(fā)明所述的安全分析系統(tǒng)，其中，所述三維功率能力分析模塊包括第一分析單元、第二分析單元、第三分析單元和第四分析單元，其中，