堆内核燃料管理的任务.ppt

裴洋核能发电教研室核反应堆物理基础6.1堆内核燃料管理的任务

核燃料管理中的基本概念2⑴换料周期与循环长度【定义】换料周期

两次停堆换料之间的时间间隔称为一个换料周期，用符号T表示。反应堆每经历一个换料周期，就称反应堆经历了一个运行循环。【定义】循环长度

核电厂一个运行循环所经历的运行时间称为该运行循环的长度。运行时间通常以等效满功率天（EFPD）表示。

3循环长度较短，燃料在堆芯待的时间短，新燃料的富集度可以较低，有利于核电厂的经济性；循环长度的缩短将导致循环燃耗和燃料卸料燃耗深度下降，还将使的停堆换料的频率增加，导致电厂的容量因子减小，经济性下降。循环长度的选择必须综合考虑以上两个因素。考虑到换料停堆对用电的影响，换料时间一般选在电力需求较低的春季和秋季。循环长度的选取影响到核电厂的经济性：

4换料数与一批换料量为了提高核燃料的利用率，反应堆内的燃料组件是分批卸出堆芯的。在每次换料时，只是将燃耗深度已经达到或接近限值的那部分燃料组件卸出堆芯，其余燃耗深度较浅的燃料组件则继续停留在堆内进入下一个循环。此即分批换料。习惯上把具有同一初始富集度且在堆芯停留同样时间的燃料组件称为一批。

5设反应堆内燃料组件总数为NT，每次换料更换的燃料组件数为N。则批料数定义为：N则称为一批换料量。在循环长度不变的情况下，提高批料数n，就增加了燃料在堆芯的停留时间，从而：增加了卸料燃耗深度；需要提高新料的富集度。循反应堆的换料方程：

6⑶循环燃耗和卸料燃耗【定义】循环燃耗深度

全堆芯核燃料在经历一个循环后所净增的平均燃耗深度称为该循环的循环燃耗深度，用符号BUc表示。【定义】卸料燃耗深度

新料从进入堆芯开始，经过若干个循环，最后卸出堆芯时所达到的燃耗深度称为卸料燃耗深度，用符号BUd表示。

核燃料管理的任务与内容7⑴燃料管理的任务如何在满足电力系统能量需求的前提下，以及在核电厂安全运行的设计规范和技术要求限制内，尽可能的提高核燃料的利用率，降低核电厂的单位能量成本，是核燃料管理所要研究的内容。核电厂堆芯燃料管理的主要任务就是要在满足电力系统的能量需求的条件下，在电厂设计规范和技术要求的限制下，为核电厂一系列的运行循环作出其经济安全运行的全部决策。其核心问题就是如何在保证电厂安全运行的条件下，是核电厂的单位能量成本最低。

8⑵燃料管理的内容①堆芯燃料管理策略以及初步换料方案的确定这部分内容主要包括下列决策变量的确定：批料数n或一批换料量N；循环长度T；新燃料的富集度ε；燃料组件在堆芯的装载方案X(i,j)；控制毒物在堆芯的布置方案BP(i,j)；控制和运行方案。

9目前在实际工程计算中，为了减少决策变量的数目，降低问题求解的难度，一般都采用脱耦的方法，即把决策变量分为两组：多循环燃料管理：n，N，ε；在对这组变量进行决策时，燃料组件在堆芯内的空间布置只以批的特性或点堆模型加以简单考虑；单循环燃料管理：X(i,j)，BP(i,j)和控制运行方案；在对这组变量进行决策时，需要详细考虑燃料组件和控制毒物在堆芯内的空间分布。当得到的解不能满足需求时，则需要调整外部决策变量，重新进行多循环分析，求出新的值。

10在得出最佳换料方案后，必须应用精确的堆芯物理/热工水力程序对最终换料堆芯进行全面、精确的换料核设计，提供反应堆设计、运行以及安全评价所需的全部技术参数，具体包括：寿期内各个规定时刻的堆芯功率分布和功率峰因子；燃耗计算，给出寿期内燃料成分、反应性或临界硼浓度随时间的变化；③、最终换料堆芯的核设计

11反应堆启动物理试验以及运行所需的堆芯参数；反应性控制和运行图；堆芯动态特性参数和换料设计安全评价所需的参数。在最终核设计阶段所使用的必然是一个精确的堆芯物理/热工水力模型和分析程序系统，它一般是经过核安全管理机构审查和批准的程序系统。④、启动条件

12⑤、换料堆芯的安全评价每个循环确定的换料堆芯的状态可能和核电厂设计阶段所提供的最终安全分析报告（FSAR）中所描述的状态有所差别。必须在FSAR基础上对该循环状态下所求得的有关关键安全参数进行限制检验，检验范围包括正常运行和事故工况。对超限的情况，在必须进行事故再分析或评价，以确保换料堆芯的安全运行。