一种球床式高温堆过渡阶段卸料燃耗提升方法与流程

本发明涉及一种球床式高温堆过渡阶段卸料燃耗提升方法，属于核反应堆。

背景技术：

1、球床式高温气冷堆以其固有安全性、发电效率及工艺热应用前景等优势，受到核电领域的广泛关注。在该类堆型中，堆芯由大量燃料球与石墨球混合堆积而成，通过不停堆的在线装卸料方式，实现燃料元件的连续循环，从而维持堆芯临界状态并展平功率分布。

2、在燃料过渡循环阶段，堆芯内燃料球与石墨球的比例需经历多次调整，方可逐步过渡至平衡循环。以典型球床式高温堆为例，其过渡过程通常依次包括：燃料球与石墨球比例逐步提升的第一过渡阶段、继续提升直至全堆芯均为低富集度燃料球的第二过渡阶段、以及由低富集度燃料球逐步替换为高富集度燃料球的第三过渡阶段，最终进入全部为高富集度燃料球的平衡循环阶段。

3、在上述过渡过程中，第三过渡阶段初期开始从堆芯卸出低富集度燃料球。在第三过渡阶段之前，堆芯卸出的均为石墨球，而非燃料球，堆芯初始装载有大量石墨球，为将其逐步替换为燃料球，需持续向堆芯补充新燃料球并等量排出石墨球。在额定功率运行条件下，为补偿反应性并维持功率水平，每天需向堆芯添加一定数量的新燃料球，相应地每日排出相同数量的石墨球。由于每个阶段所需的燃料球和石墨球置换比例不同，前两个过渡阶段的持续时间由堆芯总球数及日循环球数共同决定。现有方案中，前两个过渡阶段合计持续时间较短，导致第三过渡阶段初期卸出的低富集度燃料球在堆芯内的等效辐照时间不足，燃耗积累有限，进而导致第三过渡阶段初期卸出的低富集度燃料球燃耗明显偏低，远低于该阶段末期卸料的燃耗水平，即第三过渡阶段初期卸出的燃料球在堆芯内尚未得到充分燃耗即被排出，造成了燃料利用效率的显著下降，因此急需进行改进。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术中的缺点，本发明设计了一种球床式高温堆过渡阶段卸料燃耗提升方法，其提升了燃料的利用率，加快了高温堆工程进程。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种球床式高温堆过渡阶段卸料燃耗提升方法，在球床式高温堆本体的燃料过渡循环过程中，所述过渡循环包括依次进行的石墨球置换阶段和燃料球替换阶段，其中所述石墨球置换阶段为堆芯初始装载的石墨球逐步被低富集度燃料球置换的阶段，所述燃料球替换阶段为堆芯中的低富集度燃料球逐步被高富集度燃料球替换的阶段；

4、在所述石墨球置换阶段，向堆芯中添加高富集度燃料球，以替代至少部分原本应添加的低富集度燃料球，从而减少所述石墨球置换阶段中每日新燃料球的添加数量及石墨球的排出数量，延长所述石墨球置换阶段的持续时间。

5、进一步地，所述石墨球置换阶段中，包括第一置换子阶段和第二置换子阶段；

6、所述第一置换子阶段包括，堆芯初始的燃料球与石墨球比例为第一比例，通过向堆芯添加低富集度燃料球并以设定的替换比率一用高富集度燃料球替代低富集度燃料球添加，并排出石墨球，使堆芯燃料球与石墨球比例提升至第二比例；

7、所述第二置换子阶段包括，从所述第二比例出发，继续向堆芯添加低富集度燃料球并以设定的替换比率二用高富集度燃料球替代低富集度燃料球添加，并排出石墨球，直至石墨球被全部排出。

8、进一步地，所述替换比率根据堆芯功率水平及反应性需求确定，并使单位时间内添加的高富集度燃料球所提供的反应性不低于原方案中单位时间内应添加的低富集度燃料球所提供的反应性。

9、进一步地，所述高富集度燃料球的富集度为所述低富集度燃料球富集度的1.5倍至2.5倍。

10、进一步地，所述高富集度燃料球的富集度为8.5％；所述低富集度燃料球的富集度为4.2％。

11、进一步地，所述第一置换子阶段中，所述第一比例为7：8，所述第二比例为10：5。

12、进一步地，还包括对从堆芯卸出的每个球元件进行类型识别，并将石墨球分配至卸料暂存装置，将燃料球分配至回堆循环通道。

13、进一步地，所述类型识别通过燃耗测量定位分配器实现，所述燃耗测量定位分配器同时对球元件的燃耗值进行测量。

14、进一步地，还包括，在球床式高温堆本体的燃料过渡循环过程中，通过碎球分离装置将碎球存入碎球罐。

15、进一步地，回堆循环通道上依次设置有计数点一和计数点二。

16、与现有技术相比本发明有以下特点和有益效果：

17、本发明通过在石墨球置换阶段采用高富集度燃料球替代部分低富集度燃料球，在堆芯功率水平保持不变的条件下，减少了每日新燃料球的添加数量及石墨球的排出数量，将石墨球置换阶段的持续时间延长，相应的等效辐照时间也延长，卸料燃耗得到了明显提升，从而提升了卸料燃料球的利用率，由于石墨球置换阶段即采用了高富集度燃料，高富集度燃料提前三百多天进入堆芯，高温堆达到平衡堆芯的时间答复减少，加快了高温堆工程进程全堆芯达到高富集度燃料球平衡循环的总时间缩短，加快了高温堆过渡循环进程。

1.一种球床式高温堆过渡阶段卸料燃耗提升方法，其特征在于：在球床式高温堆本体的燃料过渡循环过程中，所述过渡循环包括依次进行的石墨球置换阶段和燃料球替换阶段，其中所述石墨球置换阶段为堆芯初始装载的石墨球逐步被低富集度燃料球置换的阶段，所述燃料球替换阶段为堆芯中的低富集度燃料球逐步被高富集度燃料球替换的阶段；

2.根据权利要求1所述的一种球床式高温堆过渡阶段卸料燃耗提升方法，其特征在于：所述石墨球置换阶段中，包括第一置换子阶段和第二置换子阶段；

3.根据权利要求2所述的一种球床式高温堆过渡阶段卸料燃耗提升方法，其特征在于：所述替换比率根据堆芯功率水平及反应性需求确定，并使单位时间内添加的高富集度燃料球所提供的反应性不低于原方案中单位时间内应添加的低富集度燃料球所提供的反应性。

4.根据权利要求1所述的一种球床式高温堆过渡阶段卸料燃耗提升方法，其特征在于：所述高富集度燃料球的富集度为所述低富集度燃料球富集度的1.5倍至2.5倍。

5.根据权利要求4所述的一种球床式高温堆过渡阶段卸料燃耗提升方法，其特征在于：所述高富集度燃料球的富集度为8.5％；所述低富集度燃料球的富集度为4.2％。

6.根据权利要求2所述的一种球床式高温堆过渡阶段卸料燃耗提升方法，其特征在于：所述第一置换子阶段中，所述第一比例为7：8，所述第二比例为10:5。

7.根据权利要求1所述的一种球床式高温堆过渡阶段卸料燃耗提升方法，其特征在于：还包括对从堆芯卸出的每个球元件进行类型识别，并将石墨球分配至卸料暂存装置，将燃料球分配至回堆循环通道。

8.根据权利要求7所述的一种球床式高温堆过渡阶段卸料燃耗提升方法，其特征在于：所述类型识别通过燃耗测量定位分配器实现，所述燃耗测量定位分配器同时对球元件的燃耗值进行测量。

9.根据权利要求1所述的一种球床式高温堆过渡阶段卸料燃耗提升方法，其特征在于：还包括，在球床式高温堆本体的燃料过渡循环过程中，通过碎球分离装置将碎球存入碎球罐。

10.根据权利要求1所述的一种球床式高温堆过渡阶段卸料燃耗提升方法，其特征在于：回堆循环通道上依次设置有计数点一和计数点二。