30万千瓦核电厂提升功率下的18个月换料燃料管理研究及经济性分析

鉴于近年来提升功率在大量现役核电厂中的成功应用,以及长周期、高燃耗、低泄漏的堆芯燃料管理技术所带来的更高的燃料利用率,本文对现役30万千瓦核电厂基于提升功率下开展了长周期、高燃耗、低泄漏的堆芯燃料管理方案研究.本文初步设计的燃料管理策略在满足有关的设计准则和要求基础上,可满足堆芯额定热功率为1250 MW的18个月长周期的堆芯燃料管理目标.与现行的堆芯燃料管理方案相比,可使核电厂在提升功率的同时进一步提高燃料利用率,经济性得到显著提高.本研究作为一项技术支持和技术储备,对30万千瓦级核电厂的功率提升和燃料管理方案优化具有较强的指导意义.     

秦山核电厂燃料管理策略改进的研究和实施

堆芯燃料管理是涉及核电厂安全性和经济性的重要管理工作,也是核电厂运行期间最具灵活性的管理工作。在保证堆芯燃料安全运行目标的同时,合理确定堆芯燃料管理策略和换料技术路线,可以提高燃料的利用率,降低燃料循环成本,实现较好的核电厂经济性指标。秦山核电公司基于自身的燃料管理特点,从第四燃料循环起,通过燃料管理策略改进的可行性分析、分阶段实施燃料组件加深燃耗的随堆考验和性能跟踪评价等研究。逐步将国产化燃料的批平均卸料铀燃耗从设计之初的25 GWd/t提高到34 GWd/t,取得了国产化核电机组反应堆运行的安全性与经济性双重效益。     

AP1000核电厂灵活循环燃料管理策略研究及应用

我国核电装机容量逐年稳步扩增,核电厂参与电网调峰愈加频繁,固定的换料周期逐渐难以满足核电厂经济运行的需求。本文基于AP1000核电厂18个月堆芯装载方案,设计了±1个月和±2个月的灵活周期堆芯装载方案,完成方案的安全性限值与燃料经济性评价,开展完整的安全分析。结果表明,堆芯设计满足安全相关验收准则的要求,全面论证了灵活循环燃料管理策略的安全性和可行性。本研究为AP1000核电厂灵活循环周期运行提供了技术支撑,灵活循环周期运行即将在海阳核电厂中工程应用。     

小批量国产自主化燃料组件入堆辐照策略研究

为实现第三代中国燃料组件（CF3）的小批量应用,研究了方家山核电厂2号机组第4循环到第7循环的燃料管理策略。在综合考虑核电厂运行经济性、安全性和CF3小批量应用的辐照考验要求的基础上,完成了CF3小批量辐照的燃料管理方案。为了进一步提高CF3的最大卸料燃耗,进行了燃耗达到55000?MW·d/t(U)的可行性分析。研究表明,CF3小批量辐照的燃料管理方案满足核电厂运行的安全性和经济性,达到了CF3小批量应用的辐照考验要求,如果后续调整该燃料管理方案的第3循环的堆芯装载,可以实现CF3的燃耗达到55000?MW·d/t(U)。      

国产自主化燃料组件入堆辐照燃料管理策略研究

为完成中核集团具有自主知识产权的N36特征化组件、CF2和CF3燃料组件入堆辐照计划,实现不同燃料组件的辐照要求。研究了秦山第二核电厂2号机组第9循环到第12循环的燃料管理策略;综合考虑核电厂的经济性、安全性和辐照组件的考验要求,共完成5组燃料管理方案。最终的燃料管理方案在满足电厂安全经济运行的条件下,使得3种燃料组件已实现各自的辐照目标。     

核电厂多种长周期换料策略研究及改进

长周期换料是压水堆堆芯燃料管理策略的重要发展和研究方向,是提高核电厂燃料利用率和经济性的重要途径之一。本文以AP1000核电厂为例,开展了多种长周期换料策略的堆芯燃料管理研究,以实现核电厂16～24个月灵活的长周期换料策略,并为后续的长周期换料策略研究提出改进方向。本文基于同一首循环堆芯装载方案设计,对各种长周期换料策略下的平衡循环堆芯装载方案进行研究,且采用低泄漏布料方式以获得良好的经济性。本文的研究实现了16～24个月灵活的多种长周期换料策略,且通过比较表明,18个月换料策略的燃料利用率与16/20个月交替换料策略的燃料利用率相近,24个月换料策略的燃料利用率相对较低,经分析发现这主要受限于燃料棒燃耗限值和目前商用压水堆燃料的最大富集度限值。因此,提高燃料棒燃耗限值和商用压水堆燃料的最大富集度限值是后续长周期换料策略研究的重要改进方向。     

中核运行秦二厂第二循环堆芯燃料管理的优化与改进

在反应堆工程设计上,第二燃料循环堆芯燃料管理设计的限制较多,设计困难较大,在很大程度上制约了电厂经营管理者对燃料循环长度的要求。通过对中核运行秦二厂第二燃料循环堆芯燃料管理策略的不断优化和改进,在其4台机组满足安全限值的要求下,实现了电厂年度换料的经营管理要求,提高了燃料使用效率和电站的经济性。对秦二厂第二燃料循环堆芯燃料管理策略改进的成功实践可为其他电厂提供借鉴。     

秦山第二核电厂燃料组件运行经验

本文介绍秦山第二核电厂（QSⅡ）使用的AFA2G／AFA3G17×17型燃料组件的制造质量控制、换料大修燃料管理、已辐照燃料组件检查、运行燃料组件完整性跟踪、乏燃料贮存等燃料组件运行经验。秦山第二核电厂通过一系列严格的燃料管理和遵循运行技术规格书运行燃料组件,到目前为止,已经入堆运行的600组燃料组件没有一组发生破损,一直保持“零破损堆芯”的良好业绩。     

田湾核电站1~4号机组堆芯燃料管理优化研究

采用KASKAD程序包对田湾核电站1~4号机组进行堆芯燃料管理优化研究,优化的燃料管理方案通过提高新组件的平均富集度减少了换料组件的类型和数量,并提高了平衡循环的循环长度。从燃料管理计算结果可以看出,堆芯各项安全参数均满足限值要求,同时具有很好的运行灵活性,提高了燃料利用率,提升了核电厂的经济效益,具有非常好的工程应用价值。      

157组组件堆芯燃料管理方案设计及其经济性分析

157组燃料组件组成堆芯的燃料管理方案有1/3堆芯年换料、1/4堆芯年换料、18个月换料等多种策略,本文给出了常见的5种燃料管理方案的平衡循环主要计算结果.然后对这5个燃料管理方案的平衡循环进行经济性分析计算,逐一介绍关系到电站收益的发电量的计算、关系到电站成本的燃料费用的计算以及由于燃料管理策略中换料周期的不一样导致的停堆维修频率不一样而产生的对电站成本的影响.通过这5个燃料管理方案设计及其经济性分析比较,推荐采用72组富集度为4.45％的长循环换料方案作为157组燃料组件堆芯燃料管理主推方案,实用性较强.     

秦山第二核电厂燃料管理策略改进的经济性分析

秦山第二核电厂经过几个燃料循环后,为了提高经济性,准备改进燃料管理策略.因此在燃料管理策略改进前,应先进行经济性评估.从经济性角度,比较了年度1/4换料与18个月换料这两种燃料管理策略的优劣.     

157组组件堆芯燃料管理方案设计及其经济性分析

157组燃料组件组成堆芯的燃料管理方案有1/3堆芯年换料、1/4堆芯年换料、18个月换料等多种策略,本文给出了常见的5种燃料管理方案的平衡循环主要计算结果。然后对这5个燃料管理方案的平衡循环进行经济性分析计算,逐一介绍关系到电站收益的发电量的计算、关系到电站成本的燃料费用的计算以及由于燃料管理策略中换料周期的不一样导致的停堆维修频率不一样而产生的对电站成本的影响。通过这5个燃料管理方案设计及其经济性分析比较,推荐采用72组富集度为4.45%的长循环换料方案作为157组燃料组件堆芯燃料管理主推方案,实用性较强。     

岭澳核电站混合堆芯落棒事故分析

岭澳核电站从第二循环开始采用新的AFA-3G燃料组件,并从第三循环开始提高燃料235U的富集度。因此,大亚湾核电运营管理有限责任公司于2001年开始进行岭澳混合堆芯项目的论证。本文用SCIENCE、ESPADON、CINEMA、CANTAL、FLICA等分析工具对混合堆芯提高燃料富集度的落棒事故进行了分析。分析结果表明,在落棒事故条件下的最小DNBR值满足设计限值。     

混合堆芯中腐蚀产物沉积和一回路放射性水平的影响研究

为提升核电站的经济效益和满足高燃耗的需要，越来越多先进高效的核燃料组件被研究制造，并采用与原有组件混合布置的方式进行性能评估，从而形成混合堆芯。燃料污垢（CRUD,Chalk RiversUnidentifiedDeposit）的沉积及一回路冷却剂中源项水平对于大修人员辐射防护有着重要影响，由于两种组件结构和材料上的差异，造成混合堆芯热工水力条件的变化，可能会对一回路腐蚀产物沉积和一回路放射性水平造成一定影响。本文针对某压水堆引入改进型AFA-3G燃料组件的过渡循环，对比计算了不同混合堆芯方案下的冷却剂源项和主管道停堆沉积源项（dose rate）水平。计算结果表明，不同混合堆芯方案下一回路冷却剂源项变化较小，引入改进型AFA-3G燃料组件对于降低主管道dose rate具有积极作用。     

台山核电厂CEPR堆芯设计及燃料管理

台山核电厂采用了第三代压水堆核电技术的CEPR。堆芯采用较大的堆芯尺寸,降低了堆芯的线功率密度,提高了中子经济性;控制棒使用T模式,提高控制棒的控制效率,减小控制棒磨损;通过引入富集硼,优化了冷却剂的化学控制;从首循环开始进入18个月换料的燃料管理方案最大程度上提高了燃料经济性。     

百万千瓦级环形MOX燃料堆芯设计

对环形UO2燃料及环形MOX燃料组件参数的计算方法进行了研究。设计了包含193盒环形UO2和MOX燃料组件的混合型长周期(18个月)堆芯方案。对设计的堆芯的重要物理参数进行了分析,并对各循环进行了燃耗计算。结果表明,装载约30%MOX组件的堆芯可在百万千瓦功率下实现长周期换料。堆芯从初装载可安全过渡到平衡循环,各循环的重要物理参数均满足设计要求,说明设计的堆芯及燃料管理方案是安全可行的。     

24个月换料周期燃料管理初步研究

目前国内大部分压水堆核电站已经过渡或计划过渡到18个月的换料周期,而更长周期的燃料管理策略是未来的发展趋势.本课题以秦山第二核电厂为研究对象,分析研究将换料燃料富集度提高到4.95％及56个和60个换料新组件的燃料管理方案.结果表明,通过对燃料组件和可燃毒物的合理布置及优化,2种燃料管理方案在循环长度上均可满足24个月换料周期运行的要求,且都具有较好的经济指标和运行安全性.     

ACP1000中MOX燃料组件管理初步研究

使用SCIENCE程序包对MOX燃料组件进行了初步设计和研究。在此基础上,对采用部分MOX燃料组件的ACP1000堆芯开展燃料管理研究,得到由全堆装载UO₂燃料组件向部分MOX燃料组件堆芯过渡的燃料管理方案,并对MOX燃料组件和部分MOX燃料组件堆芯的安全参数及其他重要参数进行分析和比较。分析结果表明,各种安全参数均满足设计要求,证明在ACP1000堆芯应用MOX燃料是可行的,并为进一步研究提供了参考。     

CNP650长燃料循环长短交替运行管理研究

海南核电厂1、2号机组采用我国自主设计的CNP650反应堆,由于海南电网存在着明显的用电峰谷期,使得海南核电厂从年换料向长燃料循环过渡的关键在于循环长度差异巨大的长、短交替运行设计。面向上述目标,本文针对CNP650反应堆,完成了新燃料组件类型和富集度设计、新燃料组件数目及布置设计、独立过渡循环设计,得到了CNP650反应堆长、短交替运行的长燃料循环燃料管理策略,从1号机组第5循环开始,通过4个过渡循环,进入循环长度分别为517.3等效满功率天（EFPD）和464.0EFPD的交替运行平衡循环,各项参数满足长燃料循环燃料管理设计要求,有效地解决了海南核电厂长周期运行的特异性需求,可直接应用于海南核电厂长燃料循环运行。      

田湾核电厂长周期混合堆芯稳态热工水力分析

田湾核电厂1、2号机组计划自2014年开始向长周期燃料循环过渡,在AFA型燃料组件组成的堆芯中逐步装入TVS-2M新型燃料组件,经过3个燃料循环的过渡,堆芯将全部装载TVS-2M型燃料组件,以实现长周期燃料循环。燃料组件结构的改变使原堆芯热工水力分析不再适用。本文以长周期燃料循环过渡时期的5种典型堆芯组成情况为例,介绍了VVER机组稳态热工水力分析的程序和方法,对混合堆芯的稳态热工水力特性进行了重新分析。结果表明,混合堆芯稳态设计仍满足热工水力设计准则。