[发明专利]核反应堆控制棒发生肿胀或卡涩可能时间的预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及核电技术领域，更具体地说，是涉及一种核反应堆控制棒发生肿胀或卡涩可能时间的预测方法。

背景技术

核反应堆的开、停和核功率的调节都由控制棒控制。控制棒内的材料能强烈吸收中子，可以控制反应堆内链式裂变反应的进行。控制棒也组装成组件的形式。反应堆不运行时，控制棒插在堆芯内。开堆时将控制棒提起，运行中根据需要调节控制棒的高度。一旦发生事故，全部控制棒会自动快速下落，使反应堆内的链式裂变反应停止。

核电站所使用的控制棒组件由星形架和吸收剂棒组成。吸收剂棒一般分为两类，黑棒和灰棒。其中，黑棒由Ag(80％)-In(15％)-Cd(5％)合金制成的吸收剂芯体装入不锈钢包壳管中构成，包壳管材料为316L不锈钢表面渗氮。而灰棒是不锈钢棒，它们吸收中子的能力较弱，因此其反应性价值比黑棒要低。

在反应堆运行期间，黑棒通常插入堆芯的时间很少，辐照导致Ag-In-Cd合金的肿胀和蠕变都比较少，在使用很长时间后也不会出现包壳破裂的情况。但是，灰棒约有一半的时间是停留在堆芯内部，Ag-In-Cd合金的辐照肿胀和辐照蠕变都很严重，这将导致灰棒的包壳在很短时间内就达到了其应变限值，限制了灰棒的使用寿命。

2008年7月14日，某核电站2号机组主变高压侧T区差动保护误动作导致机组丧失主外电源，汽机跳闸，反应堆自动停堆，机组自动切换至辅助外电源供电。在反应堆停堆过程中，棒位显示R棒组中的K10/F10两束棒未落到堆底，卡在了24步棒位处。

2009年04月12日，某核电站1号机组降负荷到热停堆后，将R/G棒下插到5步的过程中，R2棒组的4束控制棒无法下插到5步，其中F6棒束棒位显示在24步，F10/K10/K6棒束棒位显示在32步。

2009年04月29日，技术人员在对某核电站控制棒检查的过程中发现两束G1棒发生肿胀，肿胀位置在控制棒下端部88-100mm部分，另外还有两束G1和三束G2棒发生轻微肿胀。

法国EDF CRUAS电厂在2006年7月和2007年7月也出现了控制棒卡在24步的现象，而EDF检查结果表明控制棒下端部辐照肿胀是导致卡涩的原因。

控制棒的肿胀将直接导致控制棒发生上述的卡涩，这样不仅造成大修工期延误，而且也带来核安全方面的风险，给核电站的安全经济稳定运行带来了很大的挑战。目前在世界范围内对于控制棒辐照肿胀的研究尚处于起步摸索阶段，国内外并无成熟经验可以参考借鉴。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核反应堆控制棒发生肿胀或卡涩可能时间的预测方法，旨在解决现有技术中存在的核反应堆内控制棒发生肿胀或卡涩带来的工期延误及核安全方面的风险。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种核反应堆控制棒发生肿胀或卡涩可能时间的预测方法，采用以下公式计算：

∑BU_i/年×T_i＝BUTH_总公式(1)

T_预测＝∑T_i公式(2)

其中，BU_i/年表示该控制棒在第i种燃料管理模式下每年所经历的控制棒燃耗；

T_i表示该控制棒在第i种燃料管理模式下所运行的时间，以年为单位；

BUTH_总表示该控制棒发生肿胀或卡涩时的阈值，即控制棒发生肿胀或卡涩时对应的控制棒燃耗BU_控制棒；

T_预测表示该控制棒发生肿胀或卡涩的可能时间，以年为单位。

本发明中，采用上述计算方法预测出的堆芯内的控制棒允许使用年限与现场实际情况吻合较好，从而有效避免核反应堆内控制棒发生肿胀或卡涩带来的工期延误及核安全方面的风险。

附图说明

图1是本发明实施例中控制棒插入部分接受的累积中子通量水平计算方法流程图；

图2是本发明实施例中堆芯活性区高度信息示意图；

图3是本发明实施例中RIC测量通道号与堆芯燃料组件所在位置之间的关系示意图；

图4是本发明实施例中控制棒组件在堆内位置信息示意图；

图5是本发明实施例中控制棒插入深度超出堆芯活性区顶部第一个节块的位置示意图；

图6是本发明实施例中L1C07满功率150MWD/TU时N2对称位置累积中子通量水平随初始入堆燃耗变化关系图；