一种VVER堆型24个月平衡循环的堆芯装载方法与流程

一种vver堆型24个月平衡循环的堆芯装载方法
技术领域
1.本发明属于堆芯燃料管理设计技术领域，具体为一种vver堆型24个月平衡循环的堆芯装载方法。


背景技术：

2.目前国内商运的vver堆型的堆芯燃料管理均采用18个月换料方案，18个月的换料方案每一年半需进行停堆大修换料，而采用24个月的换料方案，每两年才需要进行一次停堆大修换料，年均大修时间将减少25％，可显著提高电厂的可利用率和经济效益。
3.24个月平衡循环的装载方案设计难度较大，通常需重新设计新的燃料组件类型，包括铀燃料棒的富集度与含钆燃料棒的数量及含钆燃料棒中铀的富集度，以满足循环长度与堆芯参数的要求。


技术实现要素：

4.为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种vver堆型24个月平衡循环的堆芯装载方法，通过该方法能够实现对vver堆型每两年进行一次停堆大修换料，可显著提高电厂的可利用率和经济效益。
5.为达到以上目的，本发明采用的一种技术方案是：
6.一种vver堆型24个月平衡循环的堆芯装载方法，所述方法在第n个循环开始前，用73-85组新燃料组件替换反应堆中已经使用了两个循环的相同数量的旧燃料组件；在第n+1个循环开始前，用78-90组新燃料组件替换反应堆中已经使用了两个循环的相同数量的旧燃料组件，保证装载换料前后新旧燃料组件总数量为163组不变，使得平衡循环长度达到24个月换料的要求；
7.所述的新燃料组件包括三种不同的
235
u平均富集度；
8.装载替换后的新燃料组件与燃烧过的旧燃料组件交替排布，排布遵循的原则为：
235
u平均富集度低的新燃料组件主要排布在堆芯内区，
235
u平均富集度高的新燃料组件主要排布在堆芯最外区和次外区。
9.进一步，如上所述的vver堆型24个月平衡循环的堆芯装载方法，
235
u平均富集度最高的新燃料组件的
235
u平均富集度为5.90-6.00％；
235
u平均富集度次高的新燃料组件的
235
u平均富集度为5.79-5.89％；
235
u平均富集度最高的新燃料组件的
235
u平均富集度为5.32-5.42％。
10.进一步，如上所述的vver堆型24个月平衡循环的堆芯装载方法，所述
235
u平均富集度最高的新燃料组件类型为h60y9；所述
235
u平均富集度次高的新燃料组件类型为h60y7；所述
235
u平均富集度最低的新燃料组件类型为h55y3。
11.进一步，如上所述的vver堆型24个月平衡循环的堆芯装载方法，每个所述h60y9类型新燃料组件包括312根燃料棒，其中铀燃料棒的数目为300-306根，铀-钆燃料棒的数目为6-12根；铀燃料棒的
235
u富集度为5.95-6.05％，铀-钆燃料棒的
235
u富集度为3.98-4.02％，
铀-钆燃料棒的gd2o3质量百分比含量为4-6％；
12.每个所述h60y7类型新燃料组件包括312根燃料棒，其中铀燃料棒的数目为282-288根，铀-钆燃料棒的数目为24-30根；铀燃料棒的
235
u富集度为5.95-6.05％，铀-钆燃料棒的
235
u富集度为3.98-4.02％，铀-钆燃料棒的gd2o3质量百分比含量为7-9％；
13.每个所述h55y3类型新燃料组件包括312根燃料棒，其中铀燃料棒的数目为279-285根，铀-钆燃料棒的数目为27-33根；铀燃料棒的
235
u富集度为5.45-5.55％，铀-钆燃料棒的
235
u富集度为3.98-4.02％，铀-钆燃料棒的gd2o3质量百分比含量为7-9％。
14.进一步，如上所述的vver堆型24个月平衡循环的堆芯装载方法，在第n个循环开始前，装载替换的77-81组新燃料组件包括31-43组h55y3类型燃料组件，18-30组h60y7类型燃料组件和12-24组h60y9类型燃料组件。
15.进一步，如上所述的vver堆型24个月平衡循环的堆芯装载方法，在第n+1个循环开始前，装载替换的82-86组新燃料组件包括54-66组h55y3类型燃料组件和18-30组h60y9类型燃料组件。
16.进一步，如上所述的vver堆型24个月平衡循环的堆芯装载方法，在第n个循环开始前，用79组新燃料组件替换反应堆中已经使用了两个循环的相同数量的旧燃料组件；在第n+1个循环开始前，用84组新燃料组件替换反应堆中已经使用了两个循环的相同数量的旧燃料组件，保证装载换料前后新旧燃料组件总数量为163组不变。
17.进一步，如上所述的vver堆型24个月平衡循环的堆芯装载方法，每个所述h60y9类型新燃料组件包括303根铀燃料棒和9根铀-钆燃料棒；铀燃料棒的
235
u富集度为6.0％，铀-钆燃料棒的
235
u富集度为4.0％，铀-钆燃料棒的gd2o3质量百分比含量为5％；
18.每个所述h60y7类型新燃料组件包括285根铀燃料棒和27根铀-钆燃料棒；铀燃料棒的
235
u富集度为6.0％，铀-钆燃料棒的
235
u富集度为4.0％，铀-钆燃料棒的gd2o3质量百分比含量为8％；
19.每个所述h55y3类型新燃料组件包括282根铀燃料棒和30根铀-钆燃料棒；铀燃料棒的
235
u富集度为5.5％，铀-钆燃料棒的
235
u富集度为4.0％，铀-钆燃料棒的gd2o3质量百分比含量为8％。
20.进一步，如上所述的vver堆型24个月平衡循环的堆芯装载方法，在第n个循环开始前，装载替换的79组新燃料组件包括37组h55y3类型燃料组件，24组h60y7类型燃料组件和18组h60y9类型燃料组件，所述的79组新燃料组件的
235
u平均富集度为5.64％。
21.进一步，如上所述的vver堆型24个月平衡循环的堆芯装载方法，在第n+1个循环开始前，装载替换的84组新燃料组件包括60组h55y3类型燃料组件和24组h60y9类型燃料组件，所述的84组新燃料组件的
235
u平均富集度为5.53％。
22.采用本发明所述的vver堆型24个月平衡循环的堆芯装载方法，具有以下显著的技术效果：
23.本发明采用24个月的换料方案，每两年才需要进行一次停堆大修换料，相比于18个月换料方案的年均大修时间将减少25％，可显著提高电厂的可利用率和经济效益。
附图说明
24.图1为示例性的本发明的vver堆型24个月平衡循环的堆芯装载方法中第n个循环
开始前装载79组新燃料组件后不同燃料组件的排布图；
25.图2为示例性的本发明的vver堆型24个月平衡循环的堆芯装载方法中第n+1个循环开始前装载84组新燃料组件后不同燃料组件的排布图。
26.图1和图2中每组燃料组件用一个六边形表示。六边形中最上方一排的数字代表燃料组件编号(位置)；中间一排左面的数字代表此燃料组件的循环数，右面的数字代表此燃料组件在上一循环的位置；下面一排的数字代表此燃料组件的类型。
具体实施方式
27.下面结合具体的实施例与说明书附图对本发明进行进一步的描述。
28.本发明提供一种vver堆型24个月平衡循环的堆芯装载方法，具体如下所述：
29.在进行堆芯燃料管理方案设计时，需要遵守相关设计准则。燃料管理设计准则考虑的因素包括焓升因子、棒线功率密度、慢化剂温度系数及卸料燃耗最大燃耗等。设计准则具体如下：
30.(1)燃料棒功率峰因子kr≤1.60；
31.(2)最大线功率密度ql≤448w/cm(对于uo2燃料棒)和ql≤360w/cm(对于u-gd燃料棒)；
32.(3)慢化剂温度系数不为正；
33.(4)卡一束最大价值控制棒时，反应堆紧急停堆至热停堆状态后，堆芯冷却的重返临界温度不大于120℃；
34.(5)对于tvs-2m燃料组件，最大设计燃耗限值不超过60mwd/kgu。
35.在如上所述设计准则的基础上，本发明提供的堆芯装载方法为：
36.在第n个循环开始前，用73-85组新燃料组件替换反应堆中已经使用了两个循环的相同数量的旧燃料组件；在第n+1个循环开始前，用78-90组新燃料组件替换反应堆中已经使用了两个循环的相同数量的旧燃料组件，保证换料前后总的燃料组件数量为163组，使得平衡循环长度达到24个月换料的要求。
37.本发明采用了三种类型的燃料组件，具有三种不同的
235
u平均富集度，详细信息如表1所示。
38.表1燃料组件信息
[0039][0040]
在第n个循环开始前，装载替换的73-85组新燃料组件包括31-43组h55y3类型燃料组件，18-30组h60y7类型燃料组件和12-24组h60y9类型燃料组件。
[0041]
在第n+1个循环开始前，装载替换的78-90组新燃料组件包括54-66组h55y3类型燃料组件和18-30组h60y9类型燃料组件。
[0042]
堆芯装载时新燃料组件的排布原则为：
235
u平均富集度低的新燃料组件主要排布在堆芯内区，
235
u平均富集度高的新燃料组件主要排布在堆芯最外区和次外区。
[0043]
通过上述设计，本发明提供的vver堆型24个月平衡循环堆芯装载方法能够满足每两年才需要进行一次停堆大修换料，相比于18个月换料方案的年均大修时间将减少25％，可显著提高电厂的可利用率和经济效益。
[0044]
示例性的，本发明提供的一种vver堆型24个月平衡循环的堆芯装载方法具体为：
[0045]
第n个循环开始前，用79组新燃料组件替换反应堆中已经使用了两个循环的79组旧燃料组件，使得换料前后总的燃料组件数量为163组。其中79组新燃料组件包括37组h55y3类型燃料组件，24组h60y7类型燃料组件和18组h60y9类型燃料组件，新燃料组件的
235
u平均富集度为5.64％。
[0046]
第n+1个循环开始前，用84组新燃料组件替换反应堆中已经使用了两个循环的84组旧燃料组件，使得换料前后总的燃料组件数量为163组。其中84组新燃料组件包括60组h55y3类型燃料组件和24组h60y9类型燃料组件，新燃料组件的
235
u平均富集度为5.53％。
[0047]
三种类型燃料组件的详细信息如表2所示。
[0048]
表2示例性的燃料组件信息
[0049][0050][0051]
在如上所述堆芯装载方法的基础上，装载79组新燃料组件后和装载84组新燃料组件后不同燃料组件的排布分别如图1和图2所示。排布遵循的原则为：
235
u平均富集度低的新燃料组件主要排布在堆芯内区，
235
u平均富集度高的新燃料组件主要排布在堆芯最外区和次外区。
[0052]
表3给出了采用上述示例性的堆芯装载方法平衡循环主要堆芯参数的计算结果。
[0053]
表3平衡循环堆芯计算结果
[0054][0055]
从表3计算结果可以看出，平衡循环的循环长度达到了680天左右，能够满足24个月换料的要求，其他堆芯参数均满足限值的要求。该装载方案适用于所有vver堆型的核电站机组。
[0056]
本发明实施例中提供的vver堆型24个月平衡循环的堆芯装载方法，通过提高换料组件的平均富集度和数量，采用全新的燃料组件类型，同时为避免出现仅使用一个循环的乏燃料组件，提高燃料的利用率，采用73-85组与78-90组交替换料的方式，为部分低泄漏装载，使得平衡循环长度达到24个月。在进行24个月平衡循环的堆芯换料时，采用73-85组或78-90组新燃料换料替换相同数量的使用了两个循环的旧燃料组件，使得换料后总的燃料组件数量为163组，且每个燃料组件在堆芯中均使用两个循环。相比于18个月换料方案的年均大修时间将减少25％，可显著提高电厂的可利用率和经济效益。
[0057]
上述实施例只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。