專利名稱:一種先進的首循環(huán)18個月?lián)Q料裝載方法
一種先進的首循環(huán)18個月?lián)Q料裝載方法技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本發(fā)明屬于反應(yīng)堆設(shè)計技術(shù)，具體涉及一種壓水堆核電站反應(yīng)堆堆芯首循環(huán)18 個月?lián)Q料裝載方法。
背景技術(shù)：
[0002]在由177組燃料組件組成的壓水堆核電站反應(yīng)堆堆芯首循環(huán)燃料組件布置中， 傳統(tǒng)的布置方法是將堆芯燃料組件按照富集度的不同分為三區(qū)布置，這三區(qū)的富集度分別為1.8^^2.41%^. 1%，其中富集度為1. 8%的燃料組件不含固體可燃毒物，富集度為2.4%和3. 1%的燃料組件中可能含有固體可燃毒物，在首循環(huán)中使用的固體可燃毒物為硼硅酸鹽玻璃。在滿足各項安全準則的前提下，傳統(tǒng)布置的首循環(huán)堆芯的自然循環(huán)長度為335 個等效滿功率天。[0003]傳統(tǒng)的硼硅酸鹽玻璃的固體可燃毒物存在以下不足工藝制造上較為復(fù)雜，環(huán)狀的硼硅酸鹽玻璃裝在不銹鋼的套管里；以可燃毒物棒的形式直接插在燃料組件的導(dǎo)向管位置，而控制棒也是插在燃料組件的導(dǎo)向管位置，因此插入可燃毒物棒的燃料組件就不能再插入控制棒，也就是說硼硅酸鹽玻璃可燃毒物棒的使用在一定程度上限制了控制棒設(shè)計的靈活性；另外，首循環(huán)后，需要卸除硼硅酸鹽玻璃可燃毒物棒，進行額外的包裝和處理，177 組燃料組件組成的反應(yīng)堆堆芯首循環(huán)中含有1248根硼硅酸鹽玻璃的固體可燃毒物棒，因此額外造成的放射性廢物為1248根硼硅酸鹽玻璃的固體可燃毒物棒，不利于環(huán)境保護。
發(fā)明內(nèi)容
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種177組燃料組件組成的反應(yīng)堆堆芯首循環(huán)裝載方法， 旨在解決首循環(huán) 中使用傳統(tǒng)的硼硅酸鹽玻璃的固體可燃毒物導(dǎo)致放射性廢物多、不利于環(huán)保以及控制棒設(shè)計上不靈活、循環(huán)長度與18個月?lián)Q料的平衡循環(huán)長度相差較多的問題。[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種先進的首循環(huán)18個月?lián)Q料裝載方法，反應(yīng)堆堆芯由 177組燃料組件組成，在首循環(huán)中，部分燃料組件使用含釓燃料組件，Gd2O3為可燃毒物材料，含釓燃料組件的含釓燃料棒中Gd2O3與UO2混合均勻彌散在燃料芯塊中，含釓燃料芯塊中Gd2O3的重量百分比為2%-10%。[0006]進一步，如上所述的先進的首循環(huán)18個月?lián)Q料裝載方法，其中，所述的177組燃料組件按照235U的富集度不同分為三區(qū)，三區(qū)富集度分別為2. 0%、3. 1%和3.9%，三區(qū)的燃料組件數(shù)依次為61、68和48組，其中富集度為2. 0%的燃料組件中沒有含釓燃料棒，富集度為3.1 %和3. 9%的燃料組件中含有含釓燃料棒。[0007]更進一步，在含釓燃料組件中含有4根、8根、12根、16根、20根或24根含釓燃料棒。[0008]進一步，如上所述的先進的首循環(huán)18個月?lián)Q料裝載方法，其中，所述的三種富集度的燃料組件分區(qū)中，富集度最高的燃料組件裝載在堆芯外區(qū)，另外兩種較低富集度的燃料組件按棋盤式布置在堆芯內(nèi)區(qū)。[0009]本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明在首循環(huán)中采用Gd2O3作為可燃毒物，在滿足各項安全準則的前提下，實現(xiàn)了自然循環(huán)長度為482個等效滿功率天，與傳統(tǒng)的首循環(huán)中使用硼硅酸鹽玻璃的固體可燃毒物相比，循環(huán)長度長了 147個等效滿功率天，與18個月?lián)Q料的平衡循環(huán)長度相當，具有相當高的經(jīng)濟性和運行靈活性。[0010]相比傳統(tǒng)的硼硅酸鹽玻璃的固體可燃毒物來說，采用Gd2O3的可燃毒物材料還有如下優(yōu)點工藝制造較為簡單，Gd2O3與UO2混合均勻彌散在燃料芯塊中；不占用導(dǎo)向管位置，因此不會與控制棒的設(shè)計位置發(fā)生干涉；不需要進行額外的處理，因為Gd2O3隨著堆芯內(nèi)的燃耗而減少，沒有殘余，因此沒有放射性廢物，有利于環(huán)境保護。


[0011]圖1為本發(fā)明的具體實施例中堆芯燃料組件的布置結(jié)構(gòu)示意圖。[0012]圖中，_表示235U富集度為3.9%的燃料組件；[0013]■表示235U富集度為3. 1%的燃料組件；[0014]D表示235U富集度為2. 0%的燃料組件；[0015]圖標中的數(shù)字表示含釓燃料棒的根數(shù)。
具體實施方式
[0016]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。[0017]如圖1所示，本發(fā)明的一個實施例中，在177組燃料組件組成的反應(yīng)堆堆芯首循環(huán)中，使用Gd2O3作為可燃毒物，提高燃料組件初始富集度，重新布置燃料組件在堆芯內(nèi)的位置，使首循環(huán)的循環(huán)長度達到18個月?lián)Q料長度。177組燃料組件組成的反應(yīng)堆堆芯由177組AFA3G燃料組件構(gòu)成，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AFA3G燃料組件的燃料棒按 17X17方陣排列，包含264根燃料棒、24根導(dǎo)向管和I根儀表管。[0019]首循環(huán)中含釓燃料芯塊中Gd2O3的重量百分比可以從2%到10%不等，作為本發(fā)明的一個實施例，首循環(huán)中含釓燃料芯塊中Gd2O3的重量百分比為8%。[0020]一個17X 17燃料組件中，可以含有4根、8根、12根、16根、20根或24根釓棒，給設(shè)計帶來較大的靈活性。本發(fā)明實施例中，首循環(huán)堆芯的燃料組件根據(jù)含釓燃料棒的數(shù)量分為四種類型如下含8根、12根、16根、20根釓棒的燃料組件。[0021]首循環(huán)中，Gd2O3作為固體可燃毒物，在結(jié)構(gòu)上是與UO2混合并燒結(jié)在UO2芯塊內(nèi)， 因此使用Gd2O3作為固體可燃毒物不占用燃料組件中導(dǎo)向管的位置，控制棒是插入導(dǎo)向管位置的，因此使用Gd2O3作為固體可燃毒物，與控制棒的位置設(shè)計不發(fā)生干涉，相比傳統(tǒng)的使用硼硅酸鹽玻璃的固體可燃毒物與控制棒位置設(shè)計發(fā)生干涉的情況來說，最大程度上提高了控制棒位置設(shè)計的靈活性；另外，使用Gd2O3還可以實現(xiàn)對壽期初慢化劑溫度系數(shù)較好的控制。由于Gd2O3是與UO2芯塊一起燒結(jié)，不增加乏燃料之外的廢物量，而硼硅酸鹽玻璃作為插卸式組件，需要進行額外的包裝及處理，會額外造成放射性廢物。同時，Gd2O3的制造工藝相對較為簡單容易，而硼硅酸鹽玻璃可燃毒物作為插卸式組件，在制造上較為復(fù)雜。[0022]首循環(huán)中，初始堆芯燃料組件都是新燃料組件，按照235U的富集度不同分為三區(qū)，三區(qū)富集度分別為2. O %、3.1 %和3. 9 %，燃料組件數(shù)依次為61、68和48組，其中富集度為3.1%和3. 9%的燃料組件中可能含有含釓燃料棒。富集度最高的燃料組件裝載在堆芯外區(qū)，另外兩種較低富集度的燃料組件按棋盤式布置在堆芯內(nèi)區(qū)。[0023]圖1是本發(fā)明實施例提供的177組燃料組件組成的堆芯首循環(huán)裝載方法中堆芯燃料組件布置的示意圖，其中圖標中的數(shù)字表示組件中含釓燃料棒的數(shù)目。[0024]橫坐標從右往左依次由A-R排列，縱坐標從上往下依次由1-15排列，在首循環(huán)中， 初始堆芯的 B08、C05、C07、C09、C11、D04、D06、D08、D10、D12、E03、E05、E07、E09、E11、E13、 F04、F06、F08、F10、F12、G03、G05、G07、G09、Gil、G13、H02、H04、H06、H08、H10、H12、H14、 J03、J05、J07、J09、JlU J13、K04、K06、K08、K10、K12、L03、L05、L07、L09、Lll、L13、M04、 M06、M08、M10、M12、N05、N07、N09、Nil、P08位置布置235U富集度為2. O %的燃料組件，這種富集度的燃料組件均不含有含釓燃料棒。[0025]在初始堆芯的B 06、B07、B09、BIO、C06、C08、CIO、D05、D07、D09、Dll、E04、E06、 E08、E10、E12、F02、F03、F05、F07、F09、FlU F13、F14、G02、G04、G06、G08、G10、G12、G14、 H03、H05、H07、H09、Hll、H13、J02、J04、J06、J08、J10、J12、J14、K02、K03、K05、K07、K09、 Kll、K13、K14、L04、L06、L08、L10、L12、M05、M07、M09、Mil、N06、N08、N10、P06、P07、P09、 PlO位置布置235U富集度為3.1 %的燃料組件，其中在B06、B10、F02、F14、K02、K14、P06、P10 位置布置的燃料組件含有8根含釓燃料棒；在B07、B09、C06、C08、CIO、D05、Dll、E04、E08、 E12、F03、F07、F09、F13、G02、G06、G10、G14、H03、H05、Hll、H13、J02、J06、J10、J14、K03、 K07、K09、K13、L04、L08、L12、M05、Mil、N06、N08、N10、P07、P09 位置布置的燃料組件含有 16 根含釓燃料棒；在 D07、D09 、E06、E10、F05、Fll、G04、G08、G12、H07、H09、J04、J08、J12、 K05、K11、L06、L10、M07、M09位置布置的燃料組件含有20根含釓燃料棒。[0026]在初始堆芯的A06、A07、A08、A09、A10、B04、B05、Bll、B12、C03、C04、C12、C13、 D02、D03、D13、D14、E02、E14、FOU F15、G01、G15、H01、H15、JOUJ15、KO1、K15、L02、L14、 M02、M03、M13、M14、N03、N04、N12、N13、P04、P05、Pll、P12、R06、R07、R08、R09、RlO 位置布置235U富集度為3. 9%的燃料組件，其中在B05、BH、E02、E14、L02、L14、P05、Pll位置布置的燃料組件含有12根含釓燃料棒；在A08、H01、H15、R08位置布置的燃料組件含有16根含釓燃料棒；在0)4、(12、003、013^03、113、腸4、附2位置布置的燃料組件含有20根含釓燃料棒。[0027]堆芯裝載優(yōu)化設(shè)計布置是在基本安全準則的前提下，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。首循環(huán)的燃料管理計算結(jié)果如表一所示，中子學(xué)參數(shù)計算結(jié)果如表二所示。[0028]表一燃料管理計算結(jié)果[0029]
權(quán)利要求
1.一種先進的首循環(huán)18個月?lián)Q料裝載方法，反應(yīng)堆堆芯由177組燃料組件組成，其特征在于在首循環(huán)中，部分燃料組件使用含釓燃料組件，Gd2O3為可燃毒物材料，含釓燃料組件的含釓燃料棒中Gd2O3與UO2混合均勻彌散在燃料芯塊中，含釓燃料芯塊中Gd2O3的重量百分比為2%-10%。
2.如權(quán)利要求
1所述的先進的首循環(huán)18個月?lián)Q料裝載方法，其特征在于所述的177 組燃料組件按照235U的富集度不同分為三區(qū)，三區(qū)富集度分別為2. O %、3.1 %和3. 9%，三區(qū)的燃料組件數(shù)依次為61、68和48組，其中富集度為2. 0%的燃料組件中沒有含釓燃料棒， 富集度為3. 1%和3. 9%的燃料組件中含有含釓燃料棒。
3.如權(quán)利要求
2所述的先進的首循環(huán)18個月?lián)Q料裝載方法，其特征在于在含釓燃料組件中含有4根、8根、12根、16根、20根或24根含釓燃料棒。
4.如權(quán)利要求
2或3所述的先進的首循環(huán)18個月?lián)Q料裝載方法，其特征在于所述的三種富集度的燃料組件分區(qū)中，富集度最高的燃料組件裝載在堆芯外區(qū)，另外兩種較低富集度的燃料組件按棋盤式布置在堆芯內(nèi)區(qū)。
專利摘要
本發(fā)明屬于反應(yīng)堆設(shè)計技術(shù)，具體涉及一種壓水堆核電站反應(yīng)堆堆芯首循環(huán)18個月?lián)Q料裝載方法。該方法針對177組燃料組件組成的反應(yīng)堆堆芯，在首循環(huán)中，部分燃料組件使用含釓燃料組件，Gd2O3為可燃毒物材料，含釓燃料組件的含釓燃料棒中Gd2O3與UO2混合均勻彌散在燃料芯塊中，含釓燃料芯塊中Gd2O3的重量百分比為2%-10%。本發(fā)明在滿足各項安全準則的前提下，實現(xiàn)了自然循環(huán)長度為482個等效滿功率天，與傳統(tǒng)的首循環(huán)中使用硼硅酸鹽玻璃的固體可燃毒物相比，循環(huán)長度長了147個等效滿功率天，與18個月?lián)Q料的平衡循環(huán)長度相當，具有相當高的經(jīng)濟性和運行靈活性。
文檔編號G21C3/58GKCN103000232SQ201210517652
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月5日
發(fā)明者姚紅, 劉國明, 霍小東, 楊海峰 申請人:中國核電工程有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan