大型先进压水堆燃料组件裂变产物释放及扩散机理研究

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1、上海交通大学硕士学位论文大型先进压水堆燃料组件裂变产物释放及扩散机理研究硕士研究生：许锐学号：1120209279导师：王德忠教授副导师：张继革副研究员申请学位：工学硕士学科：核能科学与工程所在单位：机械与动力工程学院答辩日期：2015年1月授予学位单位：上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterTHERESEARCHONRELEASEANDDIFFUSIONMECHANISMOFFISSIONPRODUCTSINADVANCEDPRESSURIZEDWATERREACTORCandi

2、date：XuRuiStudentID:1120209279Supervisor：Prof.WangDezhongAssistantSupervisor:ViceResearcher.ZhangJigeAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：NuclearScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofMechanicalEngineeringDateofDefence：Jan,2015Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniver

3、sity2上海交通大学硕士学位论文大型先进压水堆燃料组件裂变产物释放及扩散机理研究摘要反应堆在运行时堆芯中的燃料在裂变过程中会产生大量具有放射性的裂变产物，这些裂变产物在高温的环境下，会通过扩散、反冲等机制从燃料芯块释放到燃料芯块和包壳的间隙中，并通过燃料元件包壳的微小缺陷(小孔、裂纹或破损等)进入到反应堆冷却剂中。进入反应堆冷却剂的裂变产物是核电厂中主要的放射性源项之一。为对压水堆一回路源项进行准确分析，本文在深入研究分析了美国NRC发布的计算气体裂变产物释放产生比(R/B)的ANSI/ANS-5.4-1982标准和ANSI/ANS-5.4-2011标准以及法国METEOR1.5程序计算气

4、体裂变产物释放产生比的方法后，建立了UO2燃料棒和MOX燃料棒的气体裂变产物释放产生比计算模型。根据计算模型，本文先计算了UO2燃料棒和MOX燃料棒在不同功率水平以及不同燃耗下的温度场分布情况，随后根据计算得到的温度场分布结果分别利用以上几种方法计算了一些主要的放射性气体裂变产物的释放产生比，对几种方法的计算结果进行了对比分析并将部分计算结果与实验数据进行了对比分析。分析结果表明，UO2燃料棒和MOX燃料棒的气体裂变产物释放产生比都会随其功率以及燃耗的增加而增大。在几种方法中，ANSI/ANS-5.4-2011标准的计算结果与实验结果符合最好，能最为准确的计算出裂变产物的释放产生比，METE

5、OR1.5程序的计算方法相对于ANSI/ANS-5.4-2011标准更为保守，而ANSI/ANS-5.4-1982标准在几种方法中最为保守（除低功率水平外）。ANSI/ANS-5.4-2011在原来的方法的基础上进行了优化修正，不但对摘要适用范围进行了拓展，其计算结果相对于原有标准也更加准确，该方法能较好的适用于放射性气体裂变产物释放产生比的计算。关键词：压水堆、燃料组件、裂变产物、释放及扩散机理、研究II上海交通大学硕士学位论文THERESEARCHONRELEASEANDDIFFUSIONMECHANISMOFFISSIONPRODUCTSINADVANCEDPRESSURIZEDWAT

6、ERREACTORABSTRACTManyradioactivefissionproductswillbeproducedinthecorewhenthenuclearreactorruns.Theseradioactivefissionproductswillreleasetothefuelrodgapbythemechanismofrecoil,knockoutanddiffusionunderhightemperaturecondition.Meanwhile,theradioactivefissionproductsinthegapwillreleasetotheprimarycoo

7、lantcircuitifthefuelroddamageoccurs.Theseradioactivefissionproductsintheradioactivefissionproductsarethemainsourceterminthereactor.Tocalculatethefractionalreleaseprecisely,westudiedandanalysedmanymethodsofA