[发明专利]一种压水堆堆芯的长周期燃料管理方法

说明书

技术领域

本发明属于核电技术领域，具体涉及一种长周期燃料管理方法。 

背景技术

压水堆堆芯燃料管理，是指从首循环到平衡循环堆芯，确定堆芯所使用的燃料富集度、可燃毒物的类型及各种组件和毒物在堆芯内的布置，使得反应堆堆芯的设计结果满足核设计准则和电厂总体要求。堆芯燃料管理的优劣直接影响核电厂的经济性和安全性，是后续安全分析或评价的基础，所说的燃料管理方法即为堆芯所使用的燃料富集度、可燃毒物的类型和各种组件和毒物在堆芯内的布置的确定方法。 

目前，国内在役和在建核电厂的堆芯燃料管理方法，概括起来主要有四种类型：1）年换料设计；2）首循环为年换料设计，平衡循环后再经过论证分析，逐步过渡到长周期换料设计；3）首循环为年换料，从第二循环起开始过渡并在平衡循环实现长周期换料设计；4）从首循环开始便实施长周期换料设计。上述类型燃料管理策略的特征主要有：1）堆芯由121或157个燃料组件构成；2）前两种策略要么没有实现长周期换料的要求，要么过程显得曲折；3）对第三种策略，首循环没有实现长周期换料设计；4）所有策略的平衡循环新组件均使用单一富集度。

综上，其不足之处在于： 

（1）由于没能直接实现从首循环开始的长周期换料设计，没有实现核电厂经济性的进一步优化； 

（2）平衡循环采用单一富集度组件，不利于展平堆芯功率分布、功率峰因 子相应提高，从而影响堆芯的安全性；另一方面，较大的功率峰值因子，造成堆芯平均卸料燃耗降低，燃料的利用率也变差。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种压水堆堆芯的长周期燃料管理方法，它针对反应堆堆芯，直接从首循环起实现长周期换料，并且能在平衡循环很好地展平堆芯的功率分布，获得较小的功率峰因子。 

实现本发明的技术方案如下： 

一种压水堆堆芯的长周期燃料管理方法，该方法包括如下步骤： 

1）在首循环堆芯采用高泄漏装载模式，燃料组件可采用3~5种不等的富集度，其中最高富集度组件堆放在堆芯的最外圈，较低富集度的燃料组件在堆芯内部呈交叉棋盘式布置； 

2）在首循环中堆芯固体可燃毒物采用硼硅玻璃棒，可根据展平堆芯功率分布的需要，所用可燃毒物燃料组件可带8、12、16、20或24根毒物棒； 

3）在首循环之后的后续循环中采用低泄漏堆芯装载模式，新燃料组件置于堆芯里圈； 

4）后续循环采用低泄漏堆芯装载模式，堆芯最外圈放置已燃耗过的旧组件； 

5）后续循环使用的固体可燃毒物为由UO₂-Gd₂O₃均匀混合在芯块中形成的载钆燃料棒，新燃料组件带载钆燃料棒的典型数量为12根、16根或20根。 

在上述的一种压水堆堆芯的长周期燃料管理方法中：在步骤3）中，后续循环所更新的新燃料组件使用两种不同的富集度，分别为4.45%和4.95%。 

本发明所取得的有益效果如下：首循环堆芯采用高泄漏装载模式，即在堆芯内部富集度大的组件和富集度低的组件相互搭配组合，最高富集度的燃料组 件放在堆芯最外圈；在后续循环，堆芯采用低泄漏装载模式，即每次更新的新燃料组件均置于堆芯内部且与燃耗过的旧组件配合使用，堆芯最外圈放置已燃耗过的旧燃料组件。直接实现了从首循环开始到平衡循环的长周期换料设计，提高了电厂的可利用率及负荷因子，电厂的经济效益得以增强。进一步的，后续燃料循环采用两种不同的燃料富集度，更加容易展平堆芯的功率分布，降低了堆芯的功率峰值因子。相比传统的长周期换料设计，堆芯的批平均卸料燃耗提高，更充分地利用了核燃料。 

附图说明

图1为本发明的首循环堆芯的装载示意图； 

图2为本发明的平衡循环堆芯的装载示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的描述。 

一个完整的核电厂堆芯的燃料管理，具体设计内容涵盖：首循环所采用的几种不同燃料富集度的确定、后续循环新燃料组件富集度的确定、各个循环的固体可燃毒物类型的选择、堆芯燃料组件和固体可燃毒物的布置。 

本实施例针对一个百万千瓦级核电厂反应堆堆芯，该堆芯由177个燃料组件构成。对首循环堆芯的装载，采用4种不同富集度的燃料组件（根据展平堆芯功率分布的需要，可以为3种或5种），选择硼硅玻璃作为固体可燃毒物以抑制堆芯的初始反应性和优化堆芯的功率分布。考虑到首循环所用的全部为新燃料组件，故组件的布置方式采用高泄漏的装载模式。