[發明專利]環形燃料供熱堆的堆芯裝載方法

有效

• 申請號: 202010616249.0
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111710444B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 潘翠杰;夏兆東;朱慶福;呂牛;李東朋;張庚
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G21C5/14
• 分類號: G21C5/14;G21C3/30;G21C7/117
• 代理公司: 北京市創世宏景專利商標代理有限責任公司 11493
• 代理人: 王鵬鑫

本發明提供了一種環形燃料供熱堆的堆芯裝載方法，該堆芯裝載方法包括以下步驟：提供四種富集度的環形燃料組件，分別為富集度為1.8％的第一燃料組件、富集度為2.4％的第二燃料組件、富集度為3.1％的第三燃料組件和富集度為3.5％的第四燃料組件；利用第一燃料組件、第二燃料組件和第三燃料組件組建首循環堆芯，首循環堆芯包括57個燃料組件；裝載堆芯控制棒束；以及采用從外向內的換料方式對堆芯的燃料組件進行換料，每次換料裝入16個所述第四燃料組件。根據本發明的環形燃料供熱堆的堆芯裝載方法建造的環形燃料供熱堆通過采用環形燃料元件而大大提高了環形燃料堆芯的換熱效率，從而提高了堆芯的功率密度，還提高了低溫供熱堆的安全性能。

技術領域

本發明涉及反應堆堆芯的布置，更具體地，涉及一種民用供熱堆的堆芯裝載方法。

背景技術

目前，我國城市供暖主要以熱電聯產和區域鍋爐房為主，每年供暖消耗煤炭超過5億噸。近年來，北方地區冬季霧霾問題日漸突出，燃煤供暖引起的空氣污染問題受到社會各界的高度關注。核能作為一種清潔能源，在減少化石能源消耗以及污染物排放等方面的優勢十分明顯，因此“以核代煤”實現核能供熱是節約資源、降低環境成本的有效措施之一。

核能供熱反應堆一般需要建造在用戶附近，而這些用戶大都在人口密集或工業集中的地區，因此要求核能供熱反應堆具有高的固有安全性。低溫供熱堆是以單一供熱為主的核能供熱廠，在供熱期內以供熱方式運行，在非供暖期停運。該反應堆采用較小功率和更低參數設計，在低溫低壓的條件下運行，具有高的固有安全性，從而可以貼近大城市居民區建造，縮短供熱距離，減少熱量損失。

環形燃料元件是一種新型結構的燃料元件，與實心燃料元件相比，環形燃料元件的優勢在于從兩側實現換熱，能夠把熱量迅速導出，有效降低燃料包殼溫度、熱流密度和燃料溫度，減少放射性氣體在燃料包殼中的釋放量。輕水堆采用環形燃料元件代替傳統棒狀燃料元件，在堆芯功率不變的情況下，可顯著提高反應堆的安全性；在保持堆芯結構不變的情況下，能夠在保持或提高現有反應堆安全性能的前提下，將核電廠的功率密度提高20％-50％。

如何進一步提高低溫供熱堆的效率及其功率密度是現有技術中需要解決的技術問題，以下將通過根據本發明的堆芯裝載方法實現相關低溫供熱堆的效率或功率密度。

發明內容

為了解決上述技術問題中的至少一個方面，本發明的實施例提供了一種環形燃料供熱堆的堆芯裝載方法，該堆芯裝載方法包括以下步驟：

提供四種富集度的環形燃料組件，分別為富集度為1.8％的第一燃料組件、富集度為2.4％的第二燃料組件、富集度為3.1％的第三燃料組件和富集度為3.5％的第四燃料組件；

利用所述第一燃料組件、所述第二燃料組件和所述第三燃料組件組建首循環堆芯，所述首循環堆芯包括57個燃料組件；

裝載堆芯控制棒束；以及

采用從外向內的換料方式對所述堆芯的燃料組件進行換料，每次換料裝入16個所述第四燃料組件。

根據本發明的環形燃料供熱堆的堆芯裝載方法的一個實施例，所述首循環堆芯從內層到外層依次包括21個第一燃料組件、16個第二燃料組件以及20個第三燃料組件。

在根據本發明的環形燃料供熱堆的堆芯裝載方法的另一個實施例中，采用從外向內的換料方式對所述堆芯的燃料組件進行換料的步驟包括經過四次換料過程使所述堆芯達到平衡循環堆芯。

根據本發明的環形燃料供熱堆的堆芯裝載方法的再一個實施例，所述平衡循環堆芯包括16個所述第四燃料組件、16個運行一個循環的第五燃料組件、16個運行兩個循環的第六燃料組件以及9個運行三個循環的第七燃料組件。

在根據本發明的環形燃料供熱堆的堆芯裝載方法的還一個實施例中，所述堆芯控制棒束包括57個控制棒組件，所述57個控制棒組件被分成11組。