确定后处理厂溶液系统铀钚同位素成分假定的方法与流程

本发明涉及核燃料后处理领域，具体涉及一种确定后处理厂需要处理的实际乏燃料组件比例的方法。

背景技术：

1、燃耗信用制方法作为一种用于核临界安全分析的方法，与将乏燃料看作新燃料假设的方法不同，该方法考虑了由于燃料随堆芯辐照和冷却时间增加引起的反应性的整体降低，挖掘了一定的计算裕量，因而提升了采用该方法进行核临界安全设计的核设备或核设施的经济性。

2、针对乏燃料后处理厂处理高初始富集度、高卸料燃耗组件的临界安全设计要求，开展乏燃料后处理厂燃耗信用制应用研究，可以使得大型乏燃料后处理厂能够尽可能的利用乏燃料因燃耗而造成的反应性降低，提高乏燃料后处理关键工艺流程的处理能力。燃耗信用制方法正逐步应用到乏燃料后处理厂的核临界安全设计中。

3、乏燃料后处理厂应用燃耗信用制，需要预先确定一个铀钚同位素成分假定，用于溶液系统相关设备的临界安全设计。针对该铀钚同位素成分假定，规定对应乏燃料组件平均燃耗限值，应使得后处理厂能够处理绝大多数的乏燃料组件，并且规定的限值具有足够的保守性，在满足限值要求的前提下，应使得经历不同辐照历史的乏燃料组件经溶解后形成的溶液，在实际的铀钚同位素成分下，溶液系统的反应性均小于铀钚同位素成分假定下溶液系统的反应性，从而使得临界安全设计具有保守性的同时，尽可能地利用乏燃料组件中易裂变核素随燃耗消耗的特性，提高临界安全设计的经济性。但是，现有技术并无法确定后处理厂溶液系统铀钚同位素

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种确定后处理厂溶液系统铀钚同位素成分假定的方法，满足后处理厂应用燃耗信用制进行临界安全设计时需预先确定溶液系统铀钚同位素成分假定的需要。

2、本实施例提供一种确定后处理厂溶液系统铀钚同位素成分假定的方法，包括如下步骤：

3、s1、确定后处理厂的处理对象，并确定需要处理的乏燃料组件的预设比例目标；

4、s2、针对确定的后处理厂的处理对象，开展乏燃料组件燃耗深度调研及预测分析，确定不同初始富集度的乏燃料组件平均燃耗的范围及分布；

5、s3、确定处理对象的乏燃料组件参数、辐照历史参数，进而确定临界安全分析用核素成分计算参数的保守组合；

6、s4、采用临界安全分析用核素成分计算参数的保守组合，开展不同控制棒插入状态的核素成分计算，建立核素成分数据库；

7、s5、给定铀钚同位素成分假定，确定满足铀钚同位素成分假定的不同初始富集度乏燃料组件平均燃耗限值；

8、s6、从核素成分数据库中找出满足铀钚同位素成分假定的不同初始富集度乏燃料组件平均燃耗限值，判断其对应的实际乏燃料组件的比例是否为需要处理的乏燃料组件的预设比例目标；

9、s7、若对应的实际乏燃料组件的比例为需要处理的乏燃料组件的预设比例目标，则确定后处理厂需要处理的实际乏燃料组件的比例；否则，对铀钚同位素成分假定进行保守性调整，保守性调整后，返回执行步骤s5、s6，直至对应的实际乏燃料组件的比例为后处理厂需要处理的乏燃料组件的预设比例目标。

10、优选的是，所述步骤s1中，所述确定后处理厂的处理对象，包含后处理厂计划处理的乏燃料组件的类型、初始富集度范围、限定的卸料后冷却时间中的任意一种或几种。

11、优选的是，所述步骤s2中，所述不同初始富集度的乏燃料组件平均燃耗的范围及分布，针对后处理厂处理乏燃料组件来源的核电站所产生、未处理的乏燃料组件，以及按照预见燃料管理方案将产生的乏燃料组件。

12、优选的是，所述步骤s3中，所述临界安全分析用核素成分计算参数的保守组合，是指针对后处理厂处理乏燃料组件预测来源的核电站、已采用或将采用的燃料管理方案下乏燃料组件，基于燃耗信用制的保守性分析方法，以用于临界安全分析时反应性保守作为衡量，确定辐照历史的相关参数的保守组合。

13、优选的是，所述步骤s3中，所述临界安全分析用核素成分计算参数的保守组合包括乏燃料组件功率、燃料温度、冷却剂密度、冷却温度、可溶硼浓度、可燃毒物类型、可燃毒物数量中的至少两种。

14、针对不同的来源的核电站堆型，可建立不同的临界安全分析用核素成分计算参数的保守组合。

15、优选的是，所述步骤s4中，所述核素成分数据库，包含核电站堆型、初始富集度的乏燃料组件、控制棒插入状态、燃耗点中的任意一种或几种参数下基于不同卸料后冷却时间的限定范围内的乏燃料核素成分。

16、优选的是，所述步骤s4中基于不同卸料后冷却时间的限定范围内的乏燃料核素成分数据库，每个燃耗点考虑不同的卸料后冷却时间；根据核电站堆型的控制棒控制策略不同，所述控制棒插入状态为：不插控制棒、插入控制棒，或插入灰棒控制棒、插入黑棒控制棒。

17、优选的是，所述步骤s5中，所述确定满足铀钚同位素成分假定的不同初始富集度乏燃料组件平均燃耗限值，是指依据铀同位素成分假定、钚同位素成分假定，分别确定对应不同初始富集度的乏燃料组件平均燃耗限值，再选取其中的较小值作为满足铀钚同位素成分假定的不同初始富集度的乏燃料组件平均燃耗限值。

18、优选的是，所述步骤s3还包括以下步骤：通过处理对象的乏燃料组件参数、辐照历史参数，进而确定不同堆型乏燃料组件需考虑的辐照历史中的控制棒插入范围、确定处理对象保守的乏燃料组件轴向燃耗分布；

19、所述步骤s5中确定对应不同初始富集度的乏燃料组件平均燃耗限值时，依据所确定的不同堆型乏燃料组件需考虑辐照历史中的控制棒插入范围，乏燃料组件轴向高度不同控制棒插入范围内的核素成分数据选用相应控制棒插入状态下的核素成分计算结果；

20、采用处理对象保守的乏燃料组件轴向燃耗分布，分别确定每个轴向分段的燃耗值，采用相应控制棒插入状态下的核素成分计算结果，再根据各轴向分段的燃料体积比，加权获得乏燃料组件平均的铀钚同位素成分，进而对照铀钚同位素成分假定确定对应不同初始富集度的乏燃料组件平均燃耗限值；

21、和/或，针对不同来源的核电站堆型，分别确定对应不同初始富集度的乏燃料组件平均燃耗限值；

22、和/或，针对不同的卸料后冷却时间，分别确定对应不同初始富集度的乏燃料组件平均燃耗限值。

23、优选的是，所述步骤s3中，所述处理对象保守的乏燃料组件轴向燃耗分布，针对乏燃料组件不同的燃耗深度分组，分别确定保守的轴向燃耗分布。针对不同来源的核电站堆型，建立不同的保守轴向燃耗分布。

24、优选的是，所述步骤s7中对铀钚同位素成分假定进行保守性调整的具体方法为：如果对应的实际乏燃料组件的比例高于需要处理的乏燃料组件的预设比例目标，则将铀钚同位素成分假定保守性调减；如果对应的实际乏燃料组件的比例低于需要处理的乏燃料组件的预设比例目标，则将铀钚同位素成分假定保守性调增。

25、优选的是，所述步骤s7中，所述铀钚同位素成分假定保守性调增，是指调整铀钚同位素成分假定以使得溶液系统反应性增大，这种情况下，满足铀钚同位素成分假定的不同初始富集度乏燃料组件平均燃耗限值降低；

26、所述铀钚同位素成分假定保守性调减，是指调整铀钚同位素成分假定以使得溶液系统反应性变小，这种情况下，满足铀钚同位素成分假定的不同初始富集度乏燃料组件平均燃耗限值增大。

27、优选的是，所述步骤s7中，所述最终确定的铀钚同位素成分假定适用于不同来源的核电站堆型、满足铀钚同位素成分假定的不同初始富集度乏燃料组件平均燃耗限值限定范围内的乏燃料组件、满足铀钚同位素成分假定的不同初始富集度乏燃料组件平均燃耗限值限定范围内的不同卸料后冷却时间。

28、针对最终确定的铀钚同位素成分假定，针对不同来源的核电站堆型，设定不同的对应不同初始富集度的乏燃料组件平均燃耗限值，或，针对不同的卸料后冷却时间，设定不同的对应不同初始富集度的乏燃料组件平均燃耗限值。

29、本发明针对后处理厂应用燃耗信用制进行临界安全设计时需预先确定溶液系统铀钚同位素成分假定的需要，提出了具体的确定方法和分析流程。

30、本发明的有益效果如下：本发明提供了基于燃耗信用制对后处理厂溶液系统临界安全设计时可采用的铀钚同位素成分假定的确定方法和分析流程，考虑了燃耗信用制应用过程中所需考虑的各种保守因素，所确定的铀钚同位素成分假定及其对应乏燃料组件平均燃耗限值具有保守性、可靠性，可以在后处理厂可处理绝大多数的乏燃料组件的前提下，尽可能地提高临界安全设计的经济性。