轻水堆核燃料组件迈向高性能

轻水堆核燃料组件迈向高性能 》撰文?刘群蒋林立汪永平 本期专 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 : —_ 关注核燃料元件制造业 轻水堆核燃料组件迈向高性能 为满足核电站对核燃料组件可靠性,经济性,灵活性不断提高的要求,核燃料组件 的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 与制造技术不断发展.继续提高轻水堆燃料组件燃耗,解决加深燃耗带来的问 题以及提高燃料元件的安全可靠性,是轻水堆燃料元件发展的趋势. 目前,世界上各主要商业核电站均以提高燃耗和核 l经济效益作为营运目标.面对用户对核燃料的需求, 界各主要核燃料公司积极开发新型高性能燃料组件. :表性的高性能轻水堆燃料组件有西屋公司的 erformance+和Robust,法马通公司的AFA一3G和 LLIANCE,原西门子公司的HTP,以及MOX燃料元 P^ 1.Performance+核燃料组件 美国西屋公司在1992年推出了Performance+高 E能燃料组件,以满足用户对高燃耗的需求. erformance+是在 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 燃料组件基础上发展起来的,经 历了OFA,VANTAGE5,VANTAGE5H,VANTAGE+的 发展过程.燃料组件平均卸料燃耗55GWd/tU(棒最高 75GWd/tU),其主要的设计改进有:?燃料棒的改进,包 壳管,结构 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 采用成熟的Zirlo合金,燃料棒采用先 进棒(AFR)的设计.?格架的改进,6个中部格架采用 低压降(LPD)格架,材料采用Zirlo合金.2个端部格架 仍采用无搅混翼的Inconel718格架.3个中间混流格 架位于高功率区,材料采用Zirlo合金. Performance+燃料组件在组件高功率区段增加了三个 中间混流格架(IFMo一个保护格架为无搅混翼的 Inconel718格架,它紧靠下管座,作为对外来物的防 护措施之一.保护格架是Performance+独有的.?管座 中国核工业ZHONGGUOHEGONGYE 2007年?第10期?总第86期 2007年?第10期?总第86期 本期专题——关注核燃料元件制造业 的改进,采用可拆结构,具有4',7L过滤下管座.?具有高 效防金属异物的结构设计,对外来异物的三重防护措 施,燃料可靠性大大提高.?使用一体化的燃料可燃毒 物吸收体(IFBA).?组件可修复性,由于组件的上,下管 座是可拆的,可以修复含有破损燃料棒的组件及骨架 有破损的燃料组件. Performance+燃料组件与法马通公司开发的 AFA一3G相比,运行经验更丰富.自1992年投入使用 以来,已有上千个组件人堆运行. 2.Robust燃料组件 Robust(即Performance+2)是西屋公司于1997年 推出的高性能燃料组件,与Performance+燃料组件不 同的是,该组件的导向管壁厚增加了33%,并优化了搅 混翼和小格架设计以及改进了防异物设计,安全可靠性 进一步提高. 中国引进美国AP1000的核电技术采用的燃料组 件为Robust改进型,除了Robust燃料组件的全部特征 外,还增加了中间水量搅混格架,顶部可以安装仪表的 中国核工业ZHONGGUOHEGONGYE 2007年?第10期-总第86期 低管座,带有上下出气腔的更长的(长10厘米)高燃耗 燃料棒,一体化压紧的上管座等. 3.AFA一3G核燃料组件 法国压水堆核电站燃料组件设计制造是在美国西屋 公司技术转让的基础上发展起来的.西屋对法国的技术转 让从上世纪70年代开始,直到1994年才终止.法马通公 司本身就是法美核合作的产物(法马通公司的英文名称 Framatome是France,American和atom3个单词合并 在一起的),但法马通公司并不是简单地从西屋公司照搬 燃料设计制造技术,它跟踪了其技术的更新换代,借鉴了 西屋技术的精华,同时也吸收了从法国本国核电站运行核 燃料的反馈经验,形成了法国压水堆核电完全自主和核燃 料制造系列化,标准化的国产化道路.其燃料组件发展过 程为SFA—AFA—AFA一2G—AFA一2GE—AFA一3G.目 前正在研究开发AFA—ALLIANCE新型燃料组件. AFA一3G是法马通于1998年推出的新型燃料组 件,它满足了18个月换料循环,高燃耗,低泄漏装料,燃 料管理 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 具有?2个月灵活性等特点,是目前世界上投 入商业运行的高性能燃料组件之一,包括了AFA一2G所 有技术上的优点并有所发展.法国安全当局批准的批平 均燃耗在47GWd/U,但实际上,AFA一3G燃料组件 设计可承受最高燃耗为60GWd/tU.与AFA一2G相 比,AFA一3G的主要改进表现在: 提高燃料组件的燃耗,必须提高燃料棒的UO 芯块的富集度.改进后的UO芯块富集度为4.45% U一235. 在燃料棒的改进方面,包壳管改用M5合金;燃 料棒加长l5.6mm,气腔长度增加约10%,充氮压力由 3.1MPa变为2.0MPa; 采用了再结晶优化的zr-4合金变径管即 MONOBLOCTM导向管; 采用了中间搅混格架(MSMG),在3G组件中除 了原有的8个结构格架外,在组件功率密度最大的4, 5,6跨问增加了3个带搅混翼的中间搅混格架 (MSMG),从而增加DNB裕量; ?采用TRAPPERTM防碎屑装置和低压降的上, 下管座: ?采用了含钆可燃毒物燃料棒等. 1998年10月,首批AFA一3G换料组件装入法国核 电站反应堆,但组件没有中间混流格架.1999年瑞典 900MWRinghals堆也使用AFA一3G换料,组件带有中 间混流格架.目前,世界上50%左右的采用17×17燃料 组件的压水堆使用了AFA一3G燃料组件. 1999年底,大亚湾核电站的2号机组反应堆首次 装入了4个AFA一3G先导燃料组件.AFA一3G燃料组件 在我国使用情况良好. 法马通最近推出了全M5的AFA一3G燃料组件,设计 上无重大改变,仅用M5合金MONOBLOCTM导向管及 下端塞代替了再结晶的Zr.4导向管及下端塞;M5合金的 格架条带代替了再结晶的Zr.4格架条带,M5的螺纹套管 代替了Zr.4螺纹套管.法马通认为,在设计上要进一步减 少燃料棒堆芯不同部位的生长不平衡量,从而进一步增强 金有优良的性能,增强了组 燃料组件抗弯曲性,由于M5合 件的抗腐蚀性能,抗辐照和抗氢化性能,因而增强了燃料组 件可靠性,安全性,设计燃耗达到60GWd/lU. 4.ALLIANCE核燃料组件 法马通开发的ALLIANCE燃料组件1999年先导组 件入堆考验.ALLIANCE燃料组件除沿用了AFA一3G防 异物下管座和整体导向管以及小格架的设计外,还具有 如下主要新设计特点和性能:?设计燃耗至少达到 75GWd/tU;?高的热工水力性能;?全锆结构搅混格 架;?新的组件结构概念;?全部锆合金件均使用M5 合金,防止过分的辐照生长;?可快速拆上组件的上管 座:?组件具有高的辐照几何稳定性.ALLIANCE高性 能燃料组件,已于1999年装入法国电力公司(EDF)反应 堆,目标燃耗为65GWd/tU;2000年装入美国反应堆. 本期专题——关注核燃料元件制造业 高性能燃料组件的主要特点 ?长循环,循环长度为l8或24个月; ?高燃耗.组件批运行燃耗达55GWc[/ tu.甚至更高; ?高可靠性,安全性.每一循环中的冷却剂 活性小于0.0185GB~/t.实现燃料棒零破 损,且在整个寿期内不发生影响运行和燃 料吊装的弯曲变形: ?运行的灵活性.主要是循环长度具有灵 活性,避免用电高峰时进行大修: ?减少乏燃料贮量: ?延长电厂寿命,采用低泄漏燃料管理; ?降低燃料制造成本. 中国核工业ZHONGGUOHEGONGYE 2007年?第1O期-总第86期 2007年?第10期?总第86期 本期专题——关注核燃料元件制造业 5.HPT核燃料组件 HTP燃料组件是西门子动力公司上世纪80年代 末期开发的产品,1988年首次入堆,1996年12月底燃 耗达到52GWd/lU,目前已有近20个压水堆使用了 该类组件. HTP燃料组件在结构设计AFA一3G燃料组件两者 有明显的不同,从而构成HTP燃料组件三大特色: 低压力降,具有搅混冷却剂功能的无搅混翼的 HTP格架; 简易可拆的上管座接件设计; 黪有效过滤碎片的曲片下管座. 中国核工业ZHONGGUOHEGONGYE 2007年?第10期?总第86期 6.MOX燃料组件 MOX燃料的制造始于20世纪50年代,80年代开 始向商业化方向发展,主要MOX燃料制造厂有法国 MELOX,英国SMP和日本PFPF.MOX燃料的制造工 业已经成熟,全世界目前MOX燃料的生产能力为 213triM/a,预计到2010年,将接近400triM/a.已 有约2000多组MOX燃料组件在法国,德国和比利时 等国家30多座压水堆和沸水堆中使用,平均燃耗达 40GWd/lHM,还有20座正在申请许可证.大多数是 1/3MOX装料(也有1/2MOX装料的). (作者单位:中国核科技信息与经济研究院) 裂变反应堆类型简介 裂变反应堆类型很多.裂变反应根据堆内中子能量大小, 分为快中子反应堆和热中子反应堆等堆型:以水作为慢化剂的 热中子反应堆根据氢原子中的中子数不同.可以分为轻水堆 (LWR),重水堆等堆型;轻水堆根据冷却剂状态不同,可以分为 压水堆,沸水堆等堆型. 压水堆(PWR):使用加压轻水作冷却剂和慢化剂.水压约 为15.5MPa,水在堆内不沸腾,驱动汽轮发电机组的蒸汽在反 应堆以外产生,借助于蒸汽发生器实现,蒸汽压力为6-7MPa. 燃料为浓缩铀或Mox燃料. 沸水堆(BWR):使用轻水作冷却剂和慢化剂,水在堆内沸 腾.压力约为7MPa.驱动汽轮机发电机组.燃料为浓缩铀. 重水堆(CANDU)和压力重水堆(PHWR):重水堆原理与 轻水堆相似.只是重水堆的慢化剂和一回路冷却剂是重水.因 为重水热中子吸收截面远小于普通水的热中子吸收截面.所以 可以用天然铀作为重水堆的核燃料. 快中子增殖堆(FBR):堆内不使用慢化剂,冷却剂可采用 钠冷,铅冷等多种形式,因其中子未经慢化,故称为快中子堆. 堆芯裂变反应的快中子被装在外围的铀一238吸收后,变成钚一 239.当增加的钚一239的量与堆芯消耗量的比大于1:1的时候, 就实现了增殖.故称为快中子增殖堆.(张睿供稿)