[发明专利]一种超大型压水堆堆芯长循环换料装载方法

说明书

本发明公开了一种超大型压水堆堆芯长循环换料装载方法，全堆芯共采用221组燃料组件，堆芯活性段高度为14英尺，热功率不低于4588MWt，每次加入80～116组新燃料组件。新燃料组件的富集度配比可根据循环长度的具体要求灵活调整，可实现不低于55EFPD的调整范围，通过增减新燃料组件可额外实现±30EFPD左右的机动循环。新燃料组件所带载钆燃料棒的数量及钆的质量分数可以根据展平堆芯功率分布的需要加以确定。新燃料组件的轴向分区可根据堆芯轴向功率分布变化特性加以设置。该方法能够满足核电厂向18～24个月长循环燃料管理过渡的需求，可增加发电量，降低电厂比投资，并抑制堆芯轴向功率的振荡、提高堆芯轴向安全特性。

技术领域

本发明属于核电技术领域，具体涉及一种超大型压水堆堆芯长循环换料装载方法。

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燃料组件和可燃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。

当前国际上将电功率大于1400MWe的压水堆堆型统称为超大堆，考虑到电厂效率，即超大堆对应热功率大于3700MWt的压水堆。根据国际国内市场动态和技术发展趋势，从电力需求、是否参与调峰等因素出发，超大堆具有一定的市场需求。在燃料管理周期相同的情况下，提高反应堆功率可相应降低电厂比投资，提高电厂经济性。

当前国内电网电力需求处于变化较大的阶段，需要核电厂对反应堆的运行具有较强的灵活控制能力，包含对循环长度及运行功率水平的调整，这些都对电厂机动性提出要求。

综上，可通过使用长循环换料装载方法，并提升反应堆功率来提高电厂经济性。这要求堆芯装载更多燃料，即需要增加燃料组件数目、提高燃料组件富集度、增加活性段高度等。活性段高度一定的情况下，仅增加燃料组件数目会导致堆芯高径比欠优化，中子经济性受损；而燃料组件数目固定的情况下增加活性段高度则会带来较大的轴向功率波动；提升燃料组件富集度则面临国际原子能机构的富集度限制。这意味着需要对这堆芯重新设计才能较好地提高电厂经济性，同时保证堆芯的安全性及一定的机动性。

发明内容

本发明目的在于提供一种超大型压水堆堆芯长循环换料装载方法，解决如何在提高电厂经济性的基础上，降低对应参数调整带来的负面影响的问题。因此本发明设计出一种超大型压水堆堆芯长循环换料装载方法，此技术方案能够满足热功率大于3700MWt的堆芯18～24个月燃料管理策略，增加发电量、降低成本，提高核电厂运行的经济性，同时具备优异的机动性，并从设计上降低了参数调整带来的轴向功率分布波动，提升安全性。为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为反应堆额定热功率不低于4588MWt，主方案换料周期为18～24个月，机动循环可实现±30EFPD及以上的机动运行。

本发明通过下述技术方案实现：

一种超大型压水堆堆芯长循环换料装载方法，包括如下步骤：

1)首循环堆芯采用高泄漏装载模式，堆芯共装入221组燃料组件，燃料组件采用3～6种不同的富集度，且燃料组件的U-235富集度分布在1.6％～4.0％之间，其中最高富集度组件设置在堆芯的最外圈，较低富集度的燃料组件在堆芯内部成交叉棋盘式布置。燃料棒的活性段高度为14英尺，燃料组件在轴向根据需要设置分区，即在端部不设置可燃毒物、并视情况使用较低富集度的燃料，以抑制堆芯轴向功率分布振荡并改善轴向中子经济性。

2)过渡循环和平衡循环采用低泄漏堆芯装载模式，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，新燃料组件与来自以往循环的旧燃料组件总体呈棋盘式布置，过渡循环以及平衡循环中所更换的新的燃料组件均采用两种不同的富集度，且其富集度分布在4.4％～5.0％之间。