[发明专利]一种核电站燃料包壳破口当量的评价方法

说明书

技术领域

本发明属于核电站运营维护技术领域，具体涉及一种核电站燃料包壳破口当量的评价方法。

背景技术

从公开资料研究发现，采用AFA-3G型燃料组件的M310型压水堆核电厂频繁发生燃料包壳破损，目前还没有明确的通过离线啜吸试验判断破口当量的方法，因此亟需通过总结近期M310型压水堆离线啜吸的试验数据，结合法国原子能委员会卡达拉什中心(CEA Cadarache)编制的简易解释指南(simplified interpretation guide，以下简称S.I.G.)，研发、设计一种核电站燃料包壳破口当量的评价方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种核电站燃料包壳破口当量的评价方法，以明确离线啜吸试验判断燃料破口当量的试验条件和判断依据。

为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：

一种核电站燃料包壳破口当量的评价方法，包括如下步骤：

第一步：确定离线啜吸装置

离线啜吸装置中，燃料组件放置在啜吸室内，通过水回路升温，使啜吸室处于不同温度平台，促使气体裂变产物从燃料包壳破口处释放进入气回路，从而被碘化钠谱仪连续监测；

水回路通过水回路泵提供循环的动力，维持流量在设定范围；通过加热器和冷凝器调节水回路温度，确保啜吸室内温度满足试验要求；

气回路通过气回路泵提供循环的动力，维持流量在设定范围，碘化钠谱仪连续监测从破损燃料中释放的气体裂变产物；当燃料包壳内部的压力与啜吸室的压力相同时，气回路中的Xe-133活度达到平衡状态，通过Xe-133第一次升温平衡时间T1和第二次升温平衡时间T2，判断燃料的破口当量；

Xe-133释放动力学曲线是S.I.G.提供的已知数据，其中关键参数包括：第一温度平台、第二温度平台、第一次升温平衡时间T1、第二次升温平衡时间T2；其中，第一温度平台、第二温度平台为曲线中的确定值，第一次升温平衡时间T1为从第一次升温开始时间到第一温度平台Xe-133活度达到平衡的时间，第二次升温平衡时间T2为从第二次升温开始时间到第二温度平台Xe-133活度达到平衡的时间；

第二步：试验条件设定

设定升温速率维持在以下速率之一1℃/min、2℃/min；

燃料组件贮存的乏池温度≤35℃时，设定第一温度平台为55℃、第二温度平台为80℃；

燃料组件贮存的乏池温度＞35℃时，设定第一温度平台为72℃、第二温度平台为88℃；

第三步：介质类型确定

破损燃料包壳内部存在液体冷却剂和气体裂变产物，破口位置不同，根据燃料包壳内液体的位置，其释放的介质包括液体、气体、先液体后气体三种类型；

气体裂变产物为Xe-133，液体裂变产物为I-131及其同位素、Cs的放射性同位素；

通过气回路连续监测的Xe-133释放动力学曲线结合水回路人工取样监测的I-131，Cs-134和Cs-137来判断介质类型；

设定升温前人工取样分析I-131，Cs-134+Cs-137的比活度分别为WS0，WSO,；第一温度平台人工取样分析I-131，Cs-134+Cs-137的比活度分别为WS1，WS1,；第二温度平台人工取样分析I-131，Cs-134+Cs-137的比活度分别为WS2，WS2,；

如果WS1/WS0≈1或WS1,/WS0,≈1，则第一次升温期间只有气体释放；

如果WS1/WS0＞1.2和WS1,/WS0,＞1.2，则第一次升温期间释放的介质为液体或者先液体后气体，如果先液体后气体，Xe-133释放动力学曲线会有一个突跃，不再是平滑的曲线；

如果WS2/WS1≈1或WS2,/WS1,≈1，则第二次升温期间只有气体释放；

如果WS2/WS1＞1.2和WS2,/WS1,＞1.2，则第二次升温期间释放的介质为液体或者先液体后气体，如果先液体后气体，Xe-133释放动力学曲线会有一个突跃，不再是平滑的曲线；

第四步：给出破损燃料的破口当量范围

从S.I.G.给出的Xe-133释放动力学曲线中提取关键参数第一次升温平衡时间T1和第二次升温平衡时间T2，结合第一平台温度，第二平台温度，升温速率和释放介质类型，制作破损燃料破口当量与Xe-133平衡时间关系表；

依据第一平台温度，第二平台温度，升温速率和释放介质类型，结合破损燃料破口当量与Xe-133平衡时间关系表，给出破损燃料的破口当量范围。