[发明专利]一种换棒组件再入堆的安全评价方法

说明书

本发明涉及一种换棒组件再入堆的安全评价方法，(1)、判断堆芯装载的方案是否满足设定的适用范围，若是则进行步骤(2)；(2)、对受反应性影响的堆芯物理参数，以及对FSAR中受F△H增大可能影响的RCCA失控抽出事故、弹棒事故、功率能力验证分别进行评价，若评价结果均满足要求，则进行步骤(3)，反之进行步骤(4)；(3)、对换棒组件的燃料棒性能进行评价，若评价结果满足要求，则堆芯装载方案的安全性得以最终确认，否则，进行步骤(4)或者由燃料工程师给出评估结果；(4)、重新设计堆芯装载方案。本发明易于被国家核安全监管机构认可，可全面且保守的进行反应堆安全评价，无需更改现有换料安全评价框架，可操作性强。

技术领域

本发明涉及一种换棒组件再入堆的安全评价方法。

背景技术

燃料组件是核电厂反应堆的核心部件，有核电厂的“粮食”之称。二百多根燃料棒按15×15或17×17排列成方形栅格并被燃料骨架固定成一束，即称之为燃料组件。燃料组件在反应堆中一般会使用3～5年的时间，其工作环境十分苛刻：处于强中子场，经受高温、高压、高流速冷却剂的冲刷，同时承受裂变产物化学作用和复杂的机械载荷。燃料棒包壳是核电厂三道安全屏障的第一道屏障。它能有效防止核燃料运行过程中产生的裂变产物向外泄漏。燃料棒设计上要求在正常运行和运行瞬态(工况Ⅰ)或由中等频率事故引起的任何瞬态(工况Ⅱ)，预计不出现燃料破损(定义为裂变产物穿透燃料棒包壳)。

然而，燃料组件实际运行过程中，由于格架-燃料棒振动磨损、异物磨蚀、制造缺陷、磨蚀/结垢、芯块-包壳相互作用(PCI)和氢化等原因，会出现破损现象。为避免组件破损后无法再入堆造成的巨大经济损失，一般采用与燃料棒几何尺寸一致的不锈钢棒替换破损燃料棒以修复燃料组件。采用这种方法修复后的组件称为“换棒组件”。显然，使用“换棒组件”的堆芯也必须进行安全评价，以证明换料堆芯的安全性。

通常，“换料堆芯”的安全评价方法是将堆芯的关键安全参数与设计限值进行对比分析，从而验证堆芯设计是否满足安全要求。当堆芯的某些关键安全参数超过对应限值时，对这些关键安全参数所涉及的事故进行再分析，验证是否满足这些事故的验收准则。但是，直接套用这种方法对含有“换棒组件”的换料堆芯进行安全评价并不可行。其原因有：(1)不同于正常堆芯采用的1/4堆芯计算，用不锈钢棒代替破损燃料棒给堆芯径向功率分布引入不对称性因素，所以安全分析上必须使用全堆芯计算。(2)用于正常换料安全评价框架的某些程序不支持全堆芯计算。(3)某些事故(如弹棒事故)一直以来都是用1/4堆芯进行论证的。

发明内容

本发明的目的是提供一种可全面并且保守的进行换棒组件再入堆的安全评价方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种换棒组件再入堆的安全评价方法，包括如下步骤：

(1)、判断堆芯装载的方案是否满足设定的适用范围，若满足设定的适用范围则进行步骤(2)；

(2)、对受反应性影响的堆芯物理参数，以及对FSAR中受F△H增大可能影响的RCCA失控抽出事故、弹棒事故、功率能力验证分别进行评价，若评价结果均“满足要求”，则进行步骤(3)，反之只要有一项不满足要求，则进行步骤(4)；

a、对堆芯物理参数的硼浓度的评价方法为：采用反应性惩罚因子评价“换棒组件”在堆芯中引入的负反应性，进而计算出硼浓度相对于未采用“换棒组件”的堆芯的改变量，所述改变量与未换棒之前的堆芯的硼浓度之和为临界硼浓度，当考虑上述反应性惩罚后得出的所述的临界硼浓度满足设计限值，或者超过设计限值，但是受影响的事故满足验收准则，即认为“满足要求”；