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一种压水堆燃料棒包壳材料辐照考验方法与流程

2022-09-15 05:52:10 来源:中国专利 TAG:


1.本发明属于核反应堆堆芯技术领域,具体涉及一种压水堆燃料棒包壳材料辐照考验方法。


背景技术:

2.核反应堆中包壳不仅对堆芯反应性有影响,而且作为防止堆芯核泄漏的第二道屏障至关重要。
3.目前常用压水堆的包壳材料多为锆合金,随着包壳研究的进展,不仅更多新型的锆合金包壳材料被研究出,如n36、n45等,还有新型耐事故包壳材料被提出,如fecral、sic等,这些新型包壳材料在应用于商用压水堆前需要经过辐照考验,并针对辐照考验结果进行评估和优化。
4.然而,现有并没有针对上述新型包壳材料的辐照考验技术,因此亟需研究一种压水堆燃料棒包壳材料辐照考验技术,以实现对各种包壳材料进行辐照考验。


技术实现要素:

5.针对新型包壳材料的辐照考验需求,本发明提供了一种压水堆燃料棒包壳材料辐照考验方法,本发明提出的方法可对压水堆中各种包壳材料进行辐照考验。
6.本发明通过下述技术方案实现:
7.一种压水堆燃料棒包壳材料辐照考验方法,包括:
8.确定待辐照考验的燃料棒包壳材料在燃料组件中的辐照位置;
9.确定含燃料棒包壳材料的辐照考验组件在堆芯中的考验位置;
10.根据辐照考验组件装入卸出策略,进行辐照考验。
11.作为优选实施方式,本发明的确定待辐照考验的燃料棒包壳材料在燃料组件中的辐照位置,具体为:
12.将待辐照考验的燃料棒包壳材料放置于燃料组件的导向管孔道内进行辐照。
13.作为优选实施方式,本发明的确定含燃料棒包壳材料的辐照考验组件在堆芯中的考验位置,具体为:
14.将含燃料棒包壳材料的辐照考验组件放置于堆芯每循环累积燃耗最深的组件位置。
15.作为优选实施方式,本发明的含燃料棒包壳材料的辐照考验组件不能布置在堆芯有控制棒组件的位置。
16.作为优选实施方式,本发明的含燃料棒包壳材料的辐照考验组件不能布置在堆芯二次中子源的位置。
17.作为优选实施方式,本发明的辐照考验组件装入卸出策略,具体为:
18.根据需要在燃耗寿期初装入预设数量的含燃料棒包壳材料的辐照考验组件;
19.在燃耗寿期末将含燃料棒包壳材料的辐照考验组件依次卸出堆芯。
20.作为优选实施方式,本发明的在燃耗寿期末将含燃料棒包壳材料的辐照考验组件依次卸出堆芯,具体为:
21.在堆芯辐照每循环末依次卸出不同燃耗深度的含燃料棒包壳材料的辐照考验组件。
22.作为优选实施方式,本发明的辐照考验组件内的燃料棒包壳材料是fecral、sic、n36或n45。
23.作为优选实施方式,本发明的堆芯每循环累积燃耗最深的组件位置的组件每循环平均功率最大,燃料棒包壳材料能收到最大的中子辐照。
24.作为优选实施方式,本发明的堆芯每循环累积燃耗最深的组件位置可通过计算分析含燃料棒包壳材料的辐照考验组件的燃耗史确定。
25.本发明具有如下的优点和有益效果:
26.本发明提供的方法通过含燃料棒包壳材料在组件中的布置位置和放入待辐照材料的组件在堆芯中考验位置的设置、结合辐照考验组件装入卸出策略,使辐照考验对堆芯运行影响尽可能小,并使辐照考验组件获得尽可能深的辐照,同时根据需求获得不同辐照深度的辐照考验组件,能够适应于目前多种新型包壳材料的辐照考验。
附图说明
27.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本技术的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
28.图1为本发明实施例的辐照组件示意图。
29.图2为本发明实施例的辐照第一循环堆芯装载图。
30.图3为本发明实施例的辐照第二循环堆芯装载图。
31.图4为本发明实施例的辐照第三循环堆芯装载图。
32.附图中标记及对应的零部件名称:
33.1-燃料棒,2-导向管,3-中子测量管,4-旧燃料组件,5-新燃料组件,6-含燃料棒包壳材料的辐照考验组件。
具体实施方式
34.在下文中,可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明的功能、操作或元件的存在,并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外,如在本发明的各种实施例中所使用,术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合,并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
35.在本发明的各种实施例中,表述“或”或“a或/和b中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如,表述“a或b”或“a或/和b中的至少一个”可包括a、可包括b或可包括a和b二者。
36.在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件,不过可不限制相应组成元件。例如,以上表述并不限制所述元件的顺
序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如,第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置,尽管二者都是用户装置。例如,在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下,第一元件可被称为第二元件,同样地,第二元件也可被称为第一元件。
37.应注意到:如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件,则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件,并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地,当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时,可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。
38.在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用,单数形式意在也包括复数形式,除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定,否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义,除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
39.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
40.实施例1
41.本实施例提供了一种压水堆燃料棒包壳材料辐照考验方法,本实施例提出的辐照考验方法包括:确定待辐照考验的燃料棒包壳材料在燃料组件中的辐照位置;确定含燃料棒包壳材料的辐照考验组件在堆芯中的考验位置;根据辐照考验组件装入卸出策略,进行辐照考验,使得辐照考验对堆芯运行影响尽可能小,并使辐照考验组件获得尽可能深的辐照,同时根据需要获得不同辐照深度的辐照考验组件。
42.进一步的,本发明实施例的辐照考验方法具体包括以下步骤:
43.步骤一、将待辐照考验的燃料棒包壳材料放置于燃料组件的导向管孔道内进行辐照。
44.为了进行燃料棒包壳材料的辐照考验,可将包壳材料放置于燃料组件的导向管孔道内进行辐照,便于每循环可灵活布置其辐照位置以及辐照后取出堆芯。
45.步骤二、将含燃料棒包壳材料的辐照考验组件放置于堆芯每循环累积燃耗最深的组件位置。
46.为了使燃料棒包壳材料达到预期较深的辐照,可以将燃料棒包壳材料放置于堆芯每循环累积燃耗最深的组件中,即该位置的组件每循环平均功率最大,燃料棒包壳材料能受到最大的中子辐照;由于堆芯一般是旋转对称布置的,燃耗最深位置也是旋转对称,因此计算分析时可只分析一个含燃料棒包壳材料的辐照考验组件的燃耗史即可。
47.(1)含燃料棒包壳材料的辐照考验组件不能布置在堆芯有控制棒组件的位置。
48.控制棒是插在组件内导向管位置,含控制棒组件中没有足够的导向管孔道放置待辐照的燃料棒包壳材料。此外控制棒会根据运行需要插入或提出堆芯,从而导致含控制棒组件的燃耗不是全堆最深,或含控制棒组件的轴向燃料分布受控制棒影响而发生畸变,为
避免辐照考验组件考验过程中控制棒等因素的影响,含燃料棒包壳材料的辐照考验组件不能布置在堆芯有控制棒组件的位置。
49.(2)含燃料棒包壳材料的辐照考验组件不能布置在堆芯二次中子源的位置。
50.堆芯内为后续循环启堆需要而在特定位置布置二次中子源,一般放置在组件内中子测量管和导向管内。含二次中子源的组件中没有足够的导向管孔道放置待辐照的燃料棒包壳材料。此外为避免二次中子源材料对辐照考验组件的影响,含燃料棒包壳材料的辐照考验组件不能布置在堆芯二次中子源的位置。
51.步骤三、含燃料棒包壳材料的辐照考验组件在燃耗寿期末依次卸出堆芯。
52.为了对燃料棒包壳材料在整个辐照考验过程中特定时间点各项参数进行分析研究,需要获得不同燃耗深度下卸出的含燃料棒包壳材料的辐照考验组件。根据需要在燃耗寿期初(寿期初指堆芯刚启动还无燃耗时)装入预设数量的含燃料棒包壳材料的辐照考验组件,然后在燃耗寿期末(寿期末是指堆芯剩余反应性消耗完即将停堆时)依次卸出堆芯。
53.本实施例中,组件内的燃料棒包壳材料可以是各种类型的待辐照考验材料,如fecral、sic、n36、n45等各种新型包壳材料。
54.实施例2
55.本实施例将上述实施例提出的辐照考验方法应用于实际的辐照考验中,根据上述实施例1提出的辐照考验方法,得到如图1所示的组件布置示意图以及三个燃料循环的辐照装载图。
56.将待辐照的燃料棒包壳材料放置于afa3g组件的24根导向管2中。
57.辐照考验堆芯的燃料组件位置可用坐标来表示,横坐标a、b、c、d、e、f、g、h、j、k、l、m、n、p、r共15个,纵坐标01~15共15个。
58.辐照第一循环堆芯内g02、h02、j02、e03、f03、g03、j03、k03、l03、d04、h04、m04、c05、e05、g05、j05、l05、n05、c06、f06、h06、k06、n06、b07、c07、e07、g07、j07、l07、n07、p07、b08、d08、f08、k08、m08、p08、b09、c09、e09、g09、j09、l09、n09、p09、c10、f10、h10、k10、n10、c11、e11、g11、j11、l11、n11、d12、h12、m12、e13、f13、g13、j13、k13、l13、g14、h14、j14坐标的组件为新燃料组件;g01、h01、j01、e02、f02、k02、l02、d03、h03、m03、c04、e04、f04、g04、j04、k04、l04、n04、b05、d05、f05、h05、k05、m05、p05、b06、d06、e06、g06、j06、l06、m06、p06、a07、d07、f07、h07、k07、m07、r07、a08、c08、e08、g08、h08、j08、l08、n08、r08、a09、d09、f09、h09、k09、m09、r09、b10、d10、e10、g10、j10、l10、m10、p10、b11、d11、f11、h11、k11、m11、p11、c12、e12、f12、g12、j12、k12、l12、n12、d13、h13、m13、e14、f14、k14、l14、g15、h15、j15坐标的旧燃料组件来自上一燃料循环;其中g05、l07和e09位置的三个新燃料组件为辐照考验组件。
59.辐照第二循环堆芯内新燃料组件坐标位置与第一循环相同;剩余旧燃料组件来自上一循环;其中l07位置的燃料棒包壳材料从组件中卸出后不再入堆辐照,而g05和e09位置的燃料棒包壳材料继续放置在原位置的新燃料组件中辐照至本循环末。
60.辐照第三循环堆芯内新燃料组件坐标位置与第一循环相同;剩余旧燃料组件来自上一循环;其中g05位置的燃料棒包壳材料从组件中卸出后不再入堆辐照,而e09位置的燃料棒包壳材料继续放置在原位置的新燃料组件中辐照至本循环末。
61.第三循环结束后,分别获得经历一个循环、两个循环和三个循环的燃料棒包壳材料各一种,可用于后续分析研究使用。
62.采用此布置方案和辐照策略,可在三个循环每循环末依次卸出不同燃耗深度的辐照考验组件,三个循环末辐照考验组件燃耗分别为25988mwd/tu、52065mwd/tu、78081mwd/tu,辐照考验组件快中子(e》1mev)注量4.38e 21n/cm2、8.78 21n/cm2、1.32 22n/cm2。
63.本发明实施例提出的辐照考验方法,通过设计燃料棒包壳材料在组件中的布置位置和放入待辐照材料的组件在堆芯中考验位置,并结合辐照考验组件装入卸出策略,最终使辐照考验对堆芯运行影响尽可能小,并使辐照考验组件获得尽可能深的辐照,同时根据需要获得不同辐照深度的辐照考验组件。
64.以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
再多了解一些

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