[發(fā)明專利]允許從钚平衡循環(huán)轉(zhuǎn)入鈾平衡循環(huán)的壓水核反應(yīng)堆運(yùn)行方法及相應(yīng)核燃料組件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080043722.5
• 申請(qǐng)日: 2010-07-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102576572A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·昂拉;S·H·鄭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 阿海琺核能公司
• 主分類號(hào): G21C3/328
• 分類號(hào): G21C3/328;G21C5/18;G21C5/02
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 李麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核反應(yīng)堆運(yùn)行方法。

背景技術(shù)

乏核燃料組件的再處理使得大量钚可用。

長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，已經(jīng)提出使用這種钚以使钚與鈾混合和因此構(gòu)成核燃料。這些在輻照前含有氧化鈾和氧化钚的混合物的燃料一般被稱為MOX(Mixed?Oxide)燃料(混合氧化物燃料)。

含有這種MOX燃料的組件，在后文被稱為MOX組件，已經(jīng)被裝載在核反應(yīng)堆堆芯中，在堆芯中，它們與其核燃料在輻照前未含有氧化钚而僅含有氧化鈾的組件共存。這種組件下文將被稱為UO₂組件(氧化鈾燃料組件)，它們含有的燃料被稱為UO₂燃料(氧化鈾燃料)。裝載有MOX燃料組件和UO₂燃料組件的核反應(yīng)堆堆芯下文將被稱為混合堆芯。

钚的同位素和鈾的同位素具有相當(dāng)不同的中子特性，尤其是有效截面的差異。

鑒于這些中子特性差異使得用MOX燃料簡(jiǎn)單地完全代替UO₂燃料以實(shí)現(xiàn)MOX組件成為不可能，文獻(xiàn)FR-2693023描述了一種分區(qū)MOX組件，即其核燃料棒具有相同的钚同位素組分(或載體)，也就是說(shuō)，在钚的每種構(gòu)成同位素的各自的質(zhì)量分?jǐn)?shù)百分比以及從組件的一個(gè)區(qū)域到另一個(gè)區(qū)域的不同的額定總質(zhì)量含钚量方面具有相同的組成。

因此，額定總質(zhì)量含钚量在組件表面上比在組件中心更小，在組件邊角部還要更小。這允許在核反應(yīng)堆堆芯中、尤其是在與UO₂組件相鄰的MOX組件的周邊燃料棒中，獲得可接受的線功率密度的徑向分布。

此外，如該文獻(xiàn)所述的，來(lái)自再處理的钚具有一種同位素組分，該同位素組分變化很大，尤其根據(jù)在再處理之前初始的鈾235富集度、燃料的燃耗及燃料的貯存時(shí)間變化很大。

為彌補(bǔ)這種同位素組分差別可能導(dǎo)致的中子性能差別，已經(jīng)建立能量等效關(guān)系式，以便對(duì)于不同的同位素組分確定與基準(zhǔn)鈾235含量相對(duì)應(yīng)的钚的額定總質(zhì)量含量。這些等效額定總質(zhì)量含量可補(bǔ)償同位素組分差別，在相同類型的燃料管理中達(dá)到相同的燃(英文為burn-up)耗。等效關(guān)系式使用等效系數(shù)，等效系數(shù)取決于所考慮的MOX燃料的同位素組分，即取決于钚的同位素組分和與钚相關(guān)的鈾的鈾235含量。

這些等效關(guān)系式例如在國(guó)際原子能署于2003年在Technical?Reports?Series?no.415(技術(shù)報(bào)告第415號(hào))發(fā)行的標(biāo)題為“Status?and?Advances?in?MOX?Fuel?Technology(MOX燃料技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展)”的文獻(xiàn)的第41至43頁(yè)述及。

舉例來(lái)說(shuō)，下表根據(jù)燃料的鈾235初始富集度、燃料所達(dá)到的燃耗，在其第一部分中明確說(shuō)明來(lái)自壓水反應(yīng)堆用的UO₂燃料組件的再處理的钚的典型組分，再處理前的貯存時(shí)間對(duì)于表中列舉的所有例子都是相同的。

所述表在其第二部分(最后一條線)中明確說(shuō)明額定總質(zhì)量含钚量，其允許達(dá)到與鈾235質(zhì)量富集度達(dá)3.70％的UO₂組件相同的燃耗，因而允許補(bǔ)償钚質(zhì)量的降低：減少裂變同位素(钚239和钚241)的數(shù)量，增加吸收增殖同位素(钚238、钚240、钚242和镅241)的數(shù)量。

鑒于可用的越來(lái)越大的钚數(shù)量，一些電廠希望建造的新核反應(yīng)堆可被裝填直到50％的MOX組件。

文獻(xiàn)US-6233302描述了一種核反應(yīng)堆，其中，堆芯中裝填的所有核燃料組件裝納MOX燃料。為確保線功率密度的均勻徑向分布，這些燃料組件始終具有分區(qū)結(jié)構(gòu)，另外還具有不含氧化钚的核燃料棒，所述核燃料棒的核燃料除由制造產(chǎn)生的不可避免的雜質(zhì)以外，還含有可消耗的中子毒物如氧化鉺。

但是，這種反應(yīng)堆不允許钚的最佳使用，這些燃料組件實(shí)施昂貴且復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一目的在于通過(guò)提出一種壓水核反應(yīng)堆運(yùn)行方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，這種方法很有效，以能夠使用更多的钚，并且效率提高而成本更低。

為此，本發(fā)明的目的在于一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法。

根據(jù)一些具體實(shí)施方式，所述方法可具有單獨(dú)地或根據(jù)所有技術(shù)上可能的組合采用的權(quán)利要求書2至10的特征中的一個(gè)或多個(gè)。

本發(fā)明的目的還在于一種根據(jù)權(quán)利要求11所述的核燃料組件。

根據(jù)一些具體實(shí)施方式，核燃料組件可具有單獨(dú)地或根據(jù)所有技術(shù)上可能的組合采用的權(quán)利要求書12至15的特征中的一個(gè)或多個(gè)。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀在下面僅作為例子給出的和參照附圖進(jìn)行的說(shuō)明，本發(fā)明將得到更好地理解，附圖如下：