[发明专利]环形燃料供热堆的堆芯装载方法

说明书

本发明提供了一种环形燃料供热堆的堆芯装载方法，该堆芯装载方法包括以下步骤：提供四种富集度的环形燃料组件，分别为富集度为1.8％的第一燃料组件、富集度为2.4％的第二燃料组件、富集度为3.1％的第三燃料组件和富集度为3.5％的第四燃料组件；利用第一燃料组件、第二燃料组件和第三燃料组件组建首循环堆芯，首循环堆芯包括57个燃料组件；装载堆芯控制棒束；以及采用从外向内的换料方式对堆芯的燃料组件进行换料，每次换料装入16个所述第四燃料组件。根据本发明的环形燃料供热堆的堆芯装载方法建造的环形燃料供热堆通过采用环形燃料元件而大大提高了环形燃料堆芯的换热效率，从而提高了堆芯的功率密度，还提高了低温供热堆的安全性能。

技术领域

本发明涉及反应堆堆芯的布置，更具体地，涉及一种民用供热堆的堆芯装载方法。

背景技术

目前，我国城市供暖主要以热电联产和区域锅炉房为主，每年供暖消耗煤炭超过5亿吨。近年来，北方地区冬季雾霾问题日渐突出，燃煤供暖引起的空气污染问题受到社会各界的高度关注。核能作为一种清洁能源，在减少化石能源消耗以及污染物排放等方面的优势十分明显，因此“以核代煤”实现核能供热是节约资源、降低环境成本的有效措施之一。

核能供热反应堆一般需要建造在用户附近，而这些用户大都在人口密集或工业集中的地区，因此要求核能供热反应堆具有高的固有安全性。低温供热堆是以单一供热为主的核能供热厂，在供热期内以供热方式运行，在非供暖期停运。该反应堆采用较小功率和更低参数设计，在低温低压的条件下运行，具有高的固有安全性，从而可以贴近大城市居民区建造，缩短供热距离，减少热量损失。

环形燃料元件是一种新型结构的燃料元件，与实心燃料元件相比，环形燃料元件的优势在于从两侧实现换热，能够把热量迅速导出，有效降低燃料包壳温度、热流密度和燃料温度，减少放射性气体在燃料包壳中的释放量。轻水堆采用环形燃料元件代替传统棒状燃料元件，在堆芯功率不变的情况下，可显著提高反应堆的安全性；在保持堆芯结构不变的情况下，能够在保持或提高现有反应堆安全性能的前提下，将核电厂的功率密度提高20％-50％。

如何进一步提高低温供热堆的效率及其功率密度是现有技术中需要解决的技术问题，以下将通过根据本发明的堆芯装载方法实现相关低温供热堆的效率或功率密度。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个方面，本发明的实施例提供了一种环形燃料供热堆的堆芯装载方法，该堆芯装载方法包括以下步骤：

提供四种富集度的环形燃料组件，分别为富集度为1.8％的第一燃料组件、富集度为2.4％的第二燃料组件、富集度为3.1％的第三燃料组件和富集度为3.5％的第四燃料组件；

利用所述第一燃料组件、所述第二燃料组件和所述第三燃料组件组建首循环堆芯，所述首循环堆芯包括57个燃料组件；

装载堆芯控制棒束；以及

采用从外向内的换料方式对所述堆芯的燃料组件进行换料，每次换料装入16个所述第四燃料组件。

根据本发明的环形燃料供热堆的堆芯装载方法的一个实施例，所述首循环堆芯从内层到外层依次包括21个第一燃料组件、16个第二燃料组件以及20个第三燃料组件。

在根据本发明的环形燃料供热堆的堆芯装载方法的另一个实施例中，采用从外向内的换料方式对所述堆芯的燃料组件进行换料的步骤包括经过四次换料过程使所述堆芯达到平衡循环堆芯。

根据本发明的环形燃料供热堆的堆芯装载方法的再一个实施例，所述平衡循环堆芯包括16个所述第四燃料组件、16个运行一个循环的第五燃料组件、16个运行两个循环的第六燃料组件以及9个运行三个循环的第七燃料组件。

在根据本发明的环形燃料供热堆的堆芯装载方法的还一个实施例中，所述堆芯控制棒束包括57个控制棒组件，所述57个控制棒组件被分成11组。