本發(fā)明屬于反應(yīng)堆設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種壓水堆堆芯平衡循環(huán)24個(gè)月的換料方法。

背景技術(shù)：

在反應(yīng)堆堆芯燃料管理中，在保證堆芯的安全性的基礎(chǔ)上，提高核燃料的使用率、延長(zhǎng)反應(yīng)堆堆芯的換料周期，可以延長(zhǎng)核電機(jī)組的使用壽期，減少停堆次數(shù)，從而有效的降低大修費(fèi)用，提高核電機(jī)組能力因子，提升核電廠的經(jīng)濟(jì)性。

目前，由177組燃料組件構(gòu)成的堆芯所采用的都是18個(gè)月?lián)Q料的燃料管理策略。平衡循環(huán)每次更換68組4.45％的燃料組件，采用低泄漏裝載。這樣的管理策略雖然可以使堆芯的壽期長(zhǎng)度達(dá)到475efpd，滿足18個(gè)月?lián)Q料的要求，但堆芯換料周期有進(jìn)一步延長(zhǎng)的現(xiàn)實(shí)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)核電站安全設(shè)計(jì)的要求，提供一種壓水堆堆芯平衡循環(huán)24個(gè)月的換料方法，以延長(zhǎng)壓水堆堆芯平衡循環(huán)的周期。

為實(shí)現(xiàn)此目的，在基礎(chǔ)的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種壓水堆堆芯平衡循環(huán)24個(gè)月的換料方法，所述的換料方法是每次更換堆芯170-180組燃料組件中的90-95組燃燒時(shí)間最長(zhǎng)的燃料組件為新燃料組件，且在更換燃料組件時(shí)將所述的新燃料組件置于堆芯的次外圈和靠近堆芯的中心位置處，而將已經(jīng)燃燒過(guò)的燃料組件置于堆芯的其他位置，所述的更換每24個(gè)月進(jìn)行一次。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種壓水堆堆芯平衡循環(huán)24個(gè)月的換料方法，其中所述的換料方法采用低泄漏裝載模式進(jìn)行所述的燃料組件的更換。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種壓水堆堆芯平衡循環(huán)24個(gè)月的換料方法，其中所述的新燃料組件的²³⁵u富集度為4.8-5.0％。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種壓水堆堆芯平衡循環(huán)24個(gè)月的換料方法，其中每組所述的燃料組件中用燃料棒代替中心儀表管。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種壓水堆堆芯平衡循環(huán)24個(gè)月的換料方法，其中每組所述的燃料組件包括250-280根燃料棒、20-30根導(dǎo)向管。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種壓水堆堆芯平衡循環(huán)24個(gè)月的換料方法，其中壓水堆堆內(nèi)探測(cè)儀表放置在離所述的燃料組件中心最近的導(dǎo)向管內(nèi)。

為了提升堆芯的核燃料裝載量，達(dá)到24個(gè)月?lián)Q料的堆芯裝載，每個(gè)燃料組件都取消了燃料組件中心儀表管，采用燃料棒進(jìn)行代替，而將堆內(nèi)的核測(cè)量?jī)x表放置在離燃料組件中心最近的導(dǎo)向管內(nèi)，提高了堆芯的核燃料裝載量。采用該方法后，堆芯額外增加了相當(dāng)于0.67個(gè)原采用的核燃料組件的核燃料裝載量。由燃料組件組成的堆芯中，布置了控制棒的位置不會(huì)布置堆內(nèi)探測(cè)儀表，反之亦然。因此導(dǎo)向管既作為控制棒插入的位置，又作為放置探測(cè)儀表的位置，故取消儀表管不會(huì)導(dǎo)致燃料組件不可用。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種壓水堆堆芯平衡循環(huán)24個(gè)月的換料方法，其中每組所述的新燃料組件中包括4-24根含釓的燃料棒。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種壓水堆堆芯平衡循環(huán)24個(gè)月的換料方法，其中所述的含釓的燃料棒中含有重量百分比2-10％的gd2o3。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種壓水堆堆芯平衡循環(huán)24個(gè)月的換料方法，其中所述的含釓的燃料棒中²³⁵u富集度為周?chē)缓彽娜剂习舻?.5-0.9。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種壓水堆堆芯平衡循環(huán)24個(gè)月的換料方法，其中在更換燃料組件時(shí)，將裝載更多含釓燃料棒的新燃料組件置于靠近堆芯的中心位置處，將裝載較少含釓燃料棒的新燃料組件置于靠近堆芯外圈的位置，堆芯的次外圈位置都布置新燃料組件。

24個(gè)月?lián)Q料的平衡循環(huán)堆芯，堆芯壽期初的剩余反應(yīng)性很大，功率峰因子也較高。含釓燃料棒布置在堆芯功率峰較高的位置，一方面用于控制壽期初的剩余反應(yīng)性，降低堆芯硼濃度，防止因?yàn)檫^(guò)高硼濃度導(dǎo)致正的溫度反饋，另一方面可以展平功率峰因子。每組新燃料組件都為含釓新燃料組件，含釓燃料棒的數(shù)目可以為4、8、12、16、20、24。含釓燃料芯塊中g(shù)d2o3的重量百分比為2％-10％，²³⁵u的富集度比周?chē)缓徣剂习舻母患纫停涓患葹橹車(chē)剂细患鹊?.5-0.9。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種壓水堆堆芯平衡循環(huán)24個(gè)月的換料方法，其中所述的燃料組件的總數(shù)為177組，每次更換其中92組燃燒時(shí)間最長(zhǎng)的燃料組件為新燃料組件。

本發(fā)明的有益效果在于，利用本發(fā)明的換料方法，通過(guò)增加新燃料組件數(shù)、提升²³⁵u富集度、添加堆芯核燃料裝載量，以及采用含釓燃料組件，可將壓水堆堆芯平衡循環(huán)的周期由18個(gè)月增加到24個(gè)月，從而實(shí)現(xiàn)壽期長(zhǎng)度為24個(gè)月的平衡循環(huán)換料裝載。

其中，新燃料組件中，采用燃料棒代替燃料組件中的儀表管，有效提高了堆芯核燃料的裝載量；采取了低泄漏的轉(zhuǎn)載模式，將經(jīng)過(guò)輻照的燃料組件放置在堆芯最外圈，將含釓燃料棒較少的燃料組件布置在堆芯次外圈，其他含釓燃料棒較多的新燃料組件放置在堆芯中心位置附近；通過(guò)采用含釓燃料組件，實(shí)現(xiàn)了堆芯反應(yīng)性的控制，降低了硼濃度，防止了堆芯出現(xiàn)溫度正反饋，又降低了功率峰因子，實(shí)現(xiàn)了功率展平的效果。通過(guò)上述方法，得到的177組燃料組件堆芯的平衡循環(huán)裝載，壽期長(zhǎng)度達(dá)到646efpd。

附圖說(shuō)明

圖1為示例性的本發(fā)明的換料方法中新燃燒組件中不含釓的燃料棒、含釓的燃料棒、導(dǎo)向管的分布圖，其中內(nèi)部標(biāo)有數(shù)字1的方塊代表不含釓的燃料棒，內(nèi)部標(biāo)有數(shù)字2的方塊代表含釓的燃料棒(共計(jì)8根)，內(nèi)部標(biāo)有數(shù)字3的方塊代表導(dǎo)向管。

圖2為示例性的本發(fā)明的換料方法在換料后燃燒組件的分布圖，其中黑色方塊代表已經(jīng)燃燒(輻照)過(guò)的燃料組件，白色方塊代表新燃燒組件，方塊中的數(shù)字表示含釓燃料棒的根數(shù)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作出進(jìn)一步的說(shuō)明。

示例性的本發(fā)明的壓水堆堆芯平衡循環(huán)24個(gè)月的換料方法中，構(gòu)成壓水堆堆芯的燃料組件共包括177組。每次采用低泄漏裝載模式更換其中92組燃燒時(shí)間最長(zhǎng)的燃料組件為新燃料組件(其中²³⁵u富集度為4.95％，較常規(guī)有所提高)，從而使反應(yīng)堆堆芯平衡循環(huán)的循環(huán)長(zhǎng)度達(dá)到24個(gè)月?lián)Q料長(zhǎng)度。

177組燃料組件的堆芯燃料活性段高度為365.76cm，等效直徑為322.8cm，高徑比為1.13。每個(gè)燃料組件的燃料棒按17×17方陣排列，包含265根燃料棒(又包括不含釓的燃料棒與含釓的燃料棒)、24根導(dǎo)向管。示例性的新燃燒組件中不含釓的燃料棒、含釓的燃料棒、導(dǎo)向管的分布如圖1所示。

燃料組件取消了中心儀表管的位置，代之以燃燒棒，且堆內(nèi)探測(cè)儀表放置在離燃料組件中心最近的導(dǎo)向管內(nèi)。177組燃料組件組成堆芯中，布置了控制棒的位置不會(huì)布置堆內(nèi)探測(cè)儀表，反之亦然。因此導(dǎo)向管既作為控制棒插入的位置，又作為放置探測(cè)儀表的位置，因此取消儀表管不會(huì)導(dǎo)致燃料組件不可用。

新燃料組件的含釓燃料棒中g(shù)d2o3(為可燃毒物)的重量百分比為8％，²³⁵u富集度為4.95％；周?chē)缓徣剂习舻?sup>35u富集度為3.0％(為含釓燃料棒的61％)。新燃料組件中可含有4、8、12、16、20或24根含釓燃料棒，給設(shè)計(jì)帶來(lái)較大的靈活性。具體來(lái)說(shuō)，平衡循環(huán)堆芯的新燃料組件根據(jù)含釓燃料棒的數(shù)量分為五種類(lèi)型：含8、12、16、20、24根含釓燃料棒的新燃料組件。

在更換燃料組件時(shí)，將已經(jīng)燃燒(輻照)過(guò)的燃料組件放置在堆芯最外圈，將含釓燃料棒較少的新燃料組件布置在堆芯次外圈，而將其他含釓燃料棒較多的新燃料組件放置在堆芯中心位置附近。

示例性的本發(fā)明的換料方法在換料后燃燒組件的分布如圖2所示。圖2中橫坐標(biāo)從右往左依次由a至r排列，縱坐標(biāo)從上往下依次由1至15排列，在平衡循環(huán)堆芯中，次外圈位置，即：b05、b06、b07、b08、b09、b10、b11、c04、c12、d03、d12、e02、e14、f02、f03、f13、f14、g02、g14、h02、h14、j02、j14、k02、k14、l02、l14、m03、m13、n04、n12、p05、p06、p07、p08、p09、p10、p11布置有包括8根或者16根含釓燃料棒的新燃料組件，在靠近堆芯中心位置的f07、f09、g06、g08、g10、h07、h09、j06、j08、j10、k07、k09布置有包括24含釓燃料棒的新燃料組件。

堆芯裝載優(yōu)化設(shè)計(jì)布置是在基本安全準(zhǔn)則的前提下，綜合考慮了燃料管理性能參數(shù)和中子學(xué)參數(shù)得出的。平衡循環(huán)的燃料管理計(jì)算結(jié)果如下表1所示，平衡循環(huán)的中子學(xué)參數(shù)計(jì)算結(jié)果如下表2所示。

表1平衡循環(huán)的燃料管理計(jì)算結(jié)果

表2平衡循環(huán)的中子學(xué)參數(shù)計(jì)算結(jié)果

以上平衡循環(huán)中的堆芯裝載方案滿足基本設(shè)計(jì)參數(shù)：fdh≤1.65；fq≤2.45和基本安全準(zhǔn)則，其中fdh為焓升因子，fq為熱點(diǎn)因子。從表1和表2的計(jì)算結(jié)果可以得出平衡循環(huán)堆芯裝載的設(shè)計(jì)方案完全滿足安全準(zhǔn)則。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對(duì)本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。上述實(shí)施例或?qū)嵤┓绞街皇菍?duì)本發(fā)明的舉例說(shuō)明，本發(fā)明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式實(shí)施，而不偏離本發(fā)明的要旨或本質(zhì)特征。因此，描述的實(shí)施方式從任何方面來(lái)看均應(yīng)視為說(shuō)明性而非限定性的。本發(fā)明的范圍應(yīng)由附加的權(quán)利要求說(shuō)明，任何與權(quán)利要求的意圖和范圍等效的變化也應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。