大亚湾核电站堆芯换料设计与运行经验反馈

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1、大亚湾核电站堆芯换料设计与运行经验反馈章宗耀(中删棱动力研究设汁院．成都61004I)摘要我周第一座商用百万千瓦级桉电站——大旺湾核电站的堆芯换料设计，从第旧祈环开始至现存运行的第八椭环堆芯由中国核动山研究设计院承担。本文叙述了该电站堆芯换料设计概况，乖点讨论核电站运行弊验反馈在设计叶-的作用平

2、1应用。关键词大虹湾桉电站堆芯换料设计运行经验反馈l引言在核电站反应堆堆芯燃料循环期末(一般以临界硼浓度为一10mg／L表征)．将实施停堆换料，根据堆芯换料设计给出的新堆芯装载设计，卸出部份燃耗深的燃料组件，装入相同数量的新组件，产生新的燃料循环堆芯。堆芯换料设计的任务是根据业主给定

3、的新燃料组件燃料富集度与数量，能量需求，设计已部份燃耗组件和新组件在堆芯的装载：分析和验证换料堆芯的安全性；给出堆芯的核性能、热工水力性能参数等。换料堆芯设计必须满足国家有关安全法规和设计准则的要求；满足核电站的安全和经济性要求。设计最终必要得到业主的认可和国家核安全局的批准。按照国际规范的要求．换料设计的内容和文件至少应包括：①换科堆芯装载设计：②堆芯燃料管理；③换料堆芯安全评价；④核设计报告{⑤热工水力设计报告：⑧启动物理试验报告；⑦燃料性能评价；⑧堆芯测量数据处理数据库及临界硼浓度跟踪数据。2大亚湾核电站堆芯换料设计2．1概况广东大亚湾核电站是我国第一座从国外引进的百万

4、干瓦级核电站，自1994年投入商业运行以来，目前该电站的两个机组反应堆正在运行的是第八循环堆芯，至今己进行了14次堆芯换料设计，其中的前4个堆芯换料设计是由供应商法马通公司完成的。从1996年开始的两个机组反应堆第四循环换料堆芯设计改由中国核动力研究设计院(NPIC)承担。至今NPIC已完成10个换料堆芯设计。NPIC的核设计、热工水力、燃料、事故分析、源项与环境评价等专业40余名工程师参与设计，共完成设计文件120余份。所有设计满足安全和经济性要求，且设计预计值与实测值符合良好，成功地实现了大型商用梭电站堆芯换料设计自主化。大亚湾核电站反应堆目前采用1／3、由外向内(out

5、-in)的年换料制堆芯燃料管理策略，换料组件数根据需要分别为48、52、56．燃料的富集度为3．2％，但从第七循环开始提高到3．7％。2．2设计预计值与实测值的比较⋯2．2．1与启动物理试验结果的比较在每次换料堆芯启动物理试验中，将测量堆芯临界硼浓度、控制棒价值和等温温度系数等值。这些实测值与设计预计值的比较表明：所有循环堆芯临界硼浓度设计预计值与实测值的最大偏差小于20mg／L，小于验收准则值±50mg／L。控制棒价值的最大计算偏差为一g％，小于验收准则值(±10％)a等温温度系数的设计预计值的最大偏差小于验收准则值±5．4×10—5／'C。章宗崖．中陶拨动力研究世计院，博

6、士生导师，从事棱反应堆堆芯设计研究3972．2．2与运行实测值的比较对热态满功率(HFP)下堆芯临界硼浓度随燃耗的变化进行的跟踪分析表明，堆芯临界硼浓度的预计值最大计算偏差4,=J=i-50mg／L。由不同燃耗时刻的中子通量密度测量图可咀获得堆芯组件功率和燃料棒的功率分布。50余张通量密度图实测值与设计预计值的比较表明，其最大偏差小于土5％。理论预计值与实测值符合息好。3运行经验反馈3．1信息源核电站运行经验的反馈可以用来改进堆芯换料设计方法，计算机程序和设计规程，提高设计质量。这是堆芯换料设计过程中必须重视的问题。核电站运行经验反馈的主要信息源有；①堆芯跟踪核电站业主按月给

7、设计者提供反应堆运行数据：如反应堆功率、比燃耗、l临界硼浓度、轴向功率偏差和功率象限倾斜比、棒位、反应堆平均温度、堆芯功率分布以及一回路冷却剂活度测量值。通过设计者连续的堆芯跟踪分析，特别是堆芯功率分布和临界硼浓度的理论分析与实测值的比较．可阻获得上述反应堆运行参数的理论设计值与实测值的偏差．发现设计方法与计算机程序理论模型尚存的觖陷，而获得重要的运行反馈信息；②特定试验结果的分析按常规在每一循环堆芯初都要进行启动物理试验。从该试验结果可以获得堆芯寿期初、热态零功率状态下的临界硼浓度、控制棒价值、等温温度系数以及提升功率过程中的堆芯功率分布和f。碟．晶的测量值。设计者将这些测

8、量值与堆芯换料设计提供的“启动物理试验报告”中的预计值进行分析比较，可以获得在特定状态下的理论设计方法和程序是否存在问题的重要反馈信息。3．2应用例子3．2．1堆芯象限功率倾斜比的抑制堆芯象限功率倾斜比(QPTR)是一个重要的反应堆运行限值。如果换料堆芯的QPTR超过限值(1．02)，将会引起焓升因子FnH增大，使反应堆安全裕量下降，甚至危及反应堆安全。与国外的某些三环路反应堆一样，大亚湾核电站反应堆曾数次出现QPTR超差(晟大达到1．04)．对核电站的安全性和经济性产生一定影响。在NPIC接受换料设计