[發明專利]一種十萬千瓦級反應堆堆芯燃料管理方法

有效

• 申請號: 201810149440.1
• 申請日: 2018-02-13
• 公開（公告）號: CN108364695B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 汪量子;巨海濤;秦冬;于穎銳;王連杰;婁磊;孫偉;李慶
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G21C5/12
• 分類號: G21C5/12;G21C7/04;G21C7/24;G21C19/20
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 王記明

本發明公開了一種十萬千瓦級反應堆堆芯燃料管理方法，堆芯包含57個燃料組件，活性段高度215cm，采用純棒控調節。通過混合富集度裝料、堆芯徑向軸向分區布置、配合使用不同數量和質量百分比可燃毒物以及采用優化的控制棒分組及提升順序，實現了約1/3堆芯換料的燃料管理，堆芯換料周期約24個月；批卸料燃耗約43000MWd/tU，最大組件卸料燃耗不超過52000MWd/tU；方案滿足卡棒準則，堆芯功率分布滿足相關安全分析要求。本發明改變了小堆常用的一批次裝卸料策略，在長壽期、純棒控小堆中實現了多批次裝卸料燃料管理策略，提高了燃料利用率，增強了多用途小堆的競爭力。

技術領域

本發明涉及一種核設計技術領域，具體涉及一種十萬千瓦級反應堆堆芯燃料管理方法。

背景技術

國內的反應堆燃料管理研究均針對大型商用壓水堆，且換料周期最長約18個月。國外少有模塊式反應堆堆芯燃料管理的公開資料報道，模塊式小型堆主流采用不倒料、一次性通過的燃料管理方案。

大型商用壓水堆對系統簡化性沒有突出要求，主要采用可溶硼進行燃耗補償并進行反應性調控，燃耗陰影效應很小，燃料管理難度較低；模塊式小型堆為了簡化系統設計，增強堆芯運行靈活性，以適應多種用途并強調模塊化特性，大多采用全堆裝卸料策略，由于堆內燃料燃耗的不均勻性，勢必大大降低燃料經濟性。

發明內容

本發明提供一種在長壽期、純棒控十萬千瓦級(電功率)小堆上應用的燃料管理方法，采用約3批次裝卸料策略，采用混合富集度、部分低泄漏裝載形式，燃料富集度不超過5％，使用優化的提棒順序，換料周期達到24個月，批卸料燃耗約43000MWd/tU，達到大型商用堆水平，燃料經濟性遠高于主流的一次性裝卸料小堆燃料管理方法。

本發明通過下述技術方案實現：

一種十萬千瓦級反應堆堆芯燃料管理方法，堆芯內混合裝載含兩種不同質量百分比毒物的載釓燃料棒和不載毒物的純燃料棒；完全依靠控制棒進行反應性調節和燃耗補償；首循環換料周期24個月，第二循環換料周期17個月，后續循環換料周期24個月，經歷數個過渡循環后，堆芯最終達到平衡循環換料周期24個月；每個平衡循環卸出全堆1/3燃耗較深的舊燃料組件，裝入相應數量的新燃料組件；批卸料燃耗為43000MWd/tU，最大組件卸料燃耗不超過52000MWd/tU。

進一步，堆芯包括57個方形燃料組件，組件內部燃料棒呈17*17排列，每個燃料組件包含264根燃料棒、24根導向管和1根測量儀表管。

進一步，首循環使用1.9％、3.1％、4.95％三種富集度純燃料棒，以及包含7％和10％兩種質量百分比Gd₂O₃彌散在富集度2.5％燃料中的載釓燃料棒，每個組件可采用不同的軸向分區形式，不同軸向段內科裝載不同富集度燃料或者不同數量載釓燃料棒，堆芯內包含4種軸向分區形式的燃料棒，包含0、8、16三種數量的載釓燃料棒，堆芯徑向分為三區，高富集度且載釓燃料棒數量少、毒物質量百分比低的組件布置在最外圍，高富集度且載釓燃料棒數量相對多、毒物質量百分比相對高的組件布置在次外圍，低富集度組件在堆芯中心區域呈棋盤式布置。

進一步，平衡循環使用3.1％、3.9％、4.95％三種富集度純燃料棒，以及包含7％和10％兩種質量百分比Gd₂O₃彌散在富集度2.5％燃料中的載釓燃料棒，堆芯內包含4種不同軸向分區的燃料棒，包含0、12、16、20、24五種數量的載釓燃料棒。

進一步，載釓燃料棒的富集度是固定的，不載毒物的純燃料棒富集度有多種且均不超過5％，不使用可溶硼。

進一步，堆芯內布置有49束控制棒，分為9組。

進一步，堆芯內燃料組件徑向外圍布置不銹鋼圍板和水反射層，軸向布置水反射層。

進一步，以控制棒全部提出堆芯時堆芯k_eff等于1.001作為停堆換料判據。