一种先进的首循环18个月换料装载方法技术

本发明专利技术属于反应堆设计技术，具体涉及一种压水堆核电站反应堆堆芯首循环18个月换料装载方法。该方法针对177组燃料组件组成的反应堆堆芯，在首循环中，部分燃料组件使用含钆燃料组件，Gd2O3为可燃毒物材料，含钆燃料组件的含钆燃料棒中Gd2O3与UO2混合均匀弥散在燃料芯块中，含钆燃料芯块中Gd2O3的重量百分比为2%-10%。本发明专利技术在满足各项安全准则的前提下，实现了自然循环长度为482个等效满功率天，与传统的首循环中使用硼硅酸盐玻璃的固体可燃毒物相比，循环长度长了147个等效满功率天，与18个月换料的平衡循环长度相当，具有相当高的经济性和运行灵活性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于反应堆设计技术，具体涉及一种压水堆核电站反应堆堆芯首循环18 个月换料装载方法。
技术介绍
在由177组燃料组件组成的压水堆核电站反应堆堆芯首循环燃料组件布置中， 传统的布置方法是将堆芯燃料组件按照富集度的不同分为三区布置，这三区的富集度分别为1.8^^2.41%^. 1%，其中富集度为1. 8%的燃料组件不含固体可燃毒物，富集度为2.4%和3. 1%的燃料组件中可能含有固体可燃毒物，在首循环中使用的固体可燃毒物为硼硅酸盐玻璃。在满足各项安全准则的前提下，传统布置的首循环堆芯的自然循环长度为335 个等效满功率天。传统的硼硅酸盐玻璃的固体可燃毒物存在以下不足工艺制造上较为复杂，环状的硼硅酸盐玻璃装在不锈钢的套管里；以可燃毒物棒的形式直接插在燃料组件的导向管位置，而控制棒也是插在燃料组件的导向管位置，因此插入可燃毒物棒的燃料组件就不能再插入控制棒，也就是说硼硅酸盐玻璃可燃毒物棒的使用在一定程度上限制了控制棒设计的灵活性；另外，首循环后，需要卸除硼硅酸盐玻璃可燃毒物棒，进行额外的包装和处理，177 组燃料组件组成的反应堆堆芯首循环中含有1248根硼硅酸盐玻璃的固体可燃毒物棒，因此额外造成的放射性废物为1248根硼硅酸盐玻璃的固体可燃毒物棒，不利于环境保护。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种177组燃料组件组成的反应堆堆芯首循环装载方法， 旨在解决首循环 中使用传统的硼硅酸盐玻璃的固体可燃毒物导致放射性废物多、不利于环保以及控制棒设计上不灵活、循环长度与18个月换料的平衡循环长度相差较多的问题。本专利技术的技术方案如下，反应堆堆芯由 177组燃料组件组成，在首循环中，部分燃料组件使用含钆燃料组件，Gd2O3为可燃毒物材料，含钆燃料组件的含钆燃料棒中Gd2O3与UO2混合均匀弥散在燃料芯块中，含钆燃料芯块中Gd2O3的重量百分比为2%-10%。进一步，如上所述的先进的首循环18个月换料装载方法，其中，所述的177组燃料组件按照235U的富集度不同分为三区，三区富集度分别为2. 0%、3. 1%和3.9%，三区的燃料组件数依次为61、68和48组，其中富集度为2. 0%的燃料组件中没有含钆燃料棒，富集度为3.1 %和3. 9%的燃料组件中含有含钆燃料棒。更进一步，在含钆燃料组件中含有4根、8根、12根、16根、20根或24根含钆燃料棒。进一步，如上所述的先进的首循环18个月换料装载方法，其中，所述的三种富集度的燃料组件分区中，富集度最高的燃料组件装载在堆芯外区，另外两种较低富集度的燃料组件按棋盘式布置在堆芯内区。本专利技术的有益效果如下本专利技术在首循环中采用Gd2O3作为可燃毒物，在满足各项安全准则的前提下，实现了自然循环长度为482个等效满功率天，与传统的首循环中使用硼硅酸盐玻璃的固体可燃毒物相比，循环长度长了 147个等效满功率天，与18个月换料的平衡循环长度相当，具有相当高的经济性和运行灵活性。相比传统的硼硅酸盐玻璃的固体可燃毒物来说，采用Gd2O3的可燃毒物材料还有如下优点工艺制造较为简单，Gd2O3与UO2混合均匀弥散在燃料芯块中；不占用导向管位置，因此不会与控制棒的设计位置发生干涉；不需要进行额外的处理，因为Gd2O3随着堆芯内的燃耗而减少，没有残余，因此没有放射性废物，有利于环境保护。附图说明图1为本专利技术的具体实施例中堆芯燃料组件的布置结构示意图。图中，_表示235U富集度为3.9%的燃料组件；■表示235U富集度为3. 1%的燃料组件；D表示235U富集度为2. 0%的燃料组件；图标中的数字表示含钆燃料棒的根数。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。如图1所示，本专利技术的一个实施例中，在177组燃料组件组成的反应堆堆芯首循环中，使用Gd2O3作为可燃毒物，提高燃料组件初始富集度，重新布置燃料组件在堆芯内的位置，使首循环的循环长度达到18个月换料长度。177组燃料组件组成的反应堆堆芯由177组AFA3G燃料组件构成，堆芯燃料活性段高度为365. 76cm,等效直径为322. 8cm,高径比为1. 13。每个AFA3G燃料组件的燃料棒按 17X17方阵排列，包含264根燃料棒、24根导向管和I根仪表管。首循环中含钆燃料芯块中Gd2O3的重量百分比可以从2%到10%不等，作为本专利技术的一个实施例，首循环中含钆燃料芯块中Gd2O3的重量百分比为8%。一个17X 17燃料组件中，可以含有4根、8根、12根、16根、20根或24根钆棒，给设计带来较大的灵活性。本专利技术实施例中，首循环堆芯的燃料组件根据含钆燃料棒的数量分为四种类型如下含8根、12根、16根、20根钆棒的燃料组件。首循环中，Gd2O3作为固体可燃毒物，在结构上是与UO2混合并烧结在UO2芯块内， 因此使用Gd2O3作为固体可燃毒物不占用燃料组件中导向管的位置，控制棒是插入导向管位置的，因此使用Gd2O3作为固体可燃毒物，与控制棒的位置设计不发生干涉，相比传统的使用硼硅酸盐玻璃的固体可燃毒物与控制棒位置设计发生干涉的情况来说，最大程度上提高了控制棒位置设计的灵活性；另外，使用Gd2O3还可以实现对寿期初慢化剂温度系数较好的控制。由于Gd2O3是与UO2芯块一起烧结，不增加乏燃料之外的废物量，而硼硅酸盐玻璃作为插卸式组件，需要进行额外的包装及处理，会额外造成放射性废物。同时，Gd2O3的制造工艺相对较为简单容易，而硼硅酸盐玻璃可燃毒物作为插卸式组件，在制造上较为复杂。首循环中，初始堆芯燃料组件都是新燃料组件，按照235U的富集度不同分为三区，三区富集度分别为2. O %、3.1 %和3. 9 %，燃料组件数依次为61、68和48组，其中富集度为3.1%和3. 9%的燃料组件中可能含有含钆燃料棒。富集度最高的燃料组件装载在堆芯外区，另外两种较低富集度的燃料组件按棋盘式布置在堆芯内区。图1是本专利技术实施例提供的177组燃料组件组成的堆芯首循环装载方法中堆芯燃料组件布置的示意图，其中图标中的数字表示组件中含钆燃料棒的数目。横坐标从右往左依次由A-R排列，纵坐标从上往下依次由1-15排列，在首循环中， 初始堆芯的 B08、C05、C07、C09、C11、D04、D06、D08、D10、D12、E03、E05、E07、E09、E11、E13、 F04、F06、F08、F10、F12、G03、G05、G07、G09、Gil、G13、H02、H04、H06、H08、H10、H12、H14、 J03、J05、J07、J09、JlU J13、K04、K06、K08、K10、K12、L03、L05、L07、L09、Lll、L13、M04、 M06、M08、M10、M12、N05、N07、N09、Nil、P08位置布置235U富集度为2. O %的燃料组件，这种富集度的燃料组件均不含有含钆燃料棒。在初始堆芯的B 06、B07、B09、BIO、C06、C08、CIO、D05、D07、D09、Dll、E04、E06、 E08、E10、E12、F02、F03、F05、F07、F09、FlU F13、F14、G02、G04、G06、G08、G10、G12、G14、 H03、H05、H07、H09、Hll、H13、J02、J04、J06、J08、J10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种先进的首循环18个月换料装载方法，反应堆堆芯由177组燃料组件组成，其特征在于：在首循环中，部分燃料组件使用含钆燃料组件，Gd2O3为可燃毒物材料，含钆燃料组件的含钆燃料棒中Gd2O3与UO2混合均匀弥散在燃料芯块中，含钆燃料芯块中Gd2O3的重量百分比为2%?10%。

【技术特征摘要】
1.一种先进的首循环18个月换料装载方法，反应堆堆芯由177组燃料组件组成，其特征在于在首循环中，部分燃料组件使用含钆燃料组件，Gd2O3为可燃毒物材料，含钆燃料组件的含钆燃料棒中Gd2O3与UO2混合均匀弥散在燃料芯块中，含钆燃料芯块中Gd2O3的重量百分比为2%-10%。2.如权利要求1所述的先进的首循环18个月换料装载方法，其特征在于所述的177 组燃料组件按照235U的富集度不同分为三区，三区富集度分别为2. O %、3.1 %和3. 9%，三区的燃料组件...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚红，刘国明，霍小东，杨海峰，
申请(专利权)人：中国核电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：