一種非能動核電廠長周期平衡循環的燃料管理方法及堆芯與流程
1.本發明屬于燃料管理技術領域，尤其涉及一種非能動核電廠長周期平衡循環的燃料管理方法及堆芯。
背景技術：
2.堆芯燃料管理是核電廠堆芯設計的重要內容之一，其主要任務是確定燃料組件的富集度、組件內燃料棒富集度的分布及不同富集度的燃料組件在堆芯內的裝載和換料方式，選擇可燃毒物的類型及其在堆芯中的布置等，以提供滿足總體設計要求的經濟的堆芯燃料管理策略。堆芯燃料管理的優劣直接影響核電廠運行的經濟性和安全性。
3.發明人發現，目前，在役運行的非能動核電廠主要采用的是18個月燃料管理策略，在此管理策略下，核電廠的負荷因子和核電廠的運行經濟性還有待提高。
技術實現要素：
4.本發明為了解決上述問題，提出了一種非能動核電廠長周期平衡循環的燃料管理方法及堆芯，本發明為進一步提高核電廠的負荷因子，以及提高核電廠的運行經濟性，增加了換料循環長度，實現了長周期換料。
5.為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：
6.第一方面，本發明提供了一種非能動核電廠長周期平衡循環的燃料管理方法，包括：
7.一種非能動核電廠長周期平衡循環的燃料管理方法，包括：
8.對堆芯中具有最低后備反應性的預設數量的燃料組件進行更換；
9.用乏燃料池中后備反應性最高的舊燃料組件替換堆芯中心的燃料組件；用新燃料組件替換堆芯中相應數量的舊燃料組件；
10.其中，新燃料組件采用兩種不同的富集度，第一富集度的新燃料組件布置于堆芯內部中間區域位置，第二富集度的新燃料組件在堆芯內部進行整體布置；所述第一富集度小于第二富集度。
11.進一步的，對堆芯中的157組總燃料組件中具有最低后備反應性的93至101組燃料組件進行更換；具有最低后備反應性的93至101組燃料組件包括1組位于堆芯中心位置的舊燃料組件和其余位置的92至100組舊燃料組件。
12.進一步的，用乏燃料池中后備反應性最高的1組舊燃料組件替換中心的1組燃料組件。
13.進一步的，用92至100組新燃料組件替換相應數量的舊燃料組件。
14.進一步的，第一富集度燃料組件數量少于第二富集度燃料組件數量。
15.進一步的，第一富集度的新燃料組件布置于堆芯內部中間區域位置，并在循環結束后不再使用；第二富集度的新燃料組件在堆芯內部進行整體布置，與舊燃料組件總體上呈棋盤式布置。
16.進一步的，新燃料組件同時使用整體型可燃毒物和離散型的通水環狀可燃毒物。
17.進一步的，新燃料組件中含整體型可燃毒物的燃料棒數量為64至200根，含離散型的通水環狀可燃毒物棒數量為4至20根。
18.進一步的，堆芯最外側布置未卸掉的后備反應性最低的舊燃料組件。
19.第二方面，本發明還提供了一種堆芯，包括：
20.一種堆芯，采用如第一方面中所述的非能動核電廠長周期平衡循環的燃料管理方法得到。
21.與現有技術相比，本發明的有益效果為：
22.本發明中為了達到24個月長燃料循環周期，對堆芯中具有最低后備反應性的預設數量的燃料組件進行更換；用乏燃料池中后備反應性最高的舊燃料組件替換堆芯中心的燃料組件，提高了燃料利用率；用新燃料組件替換堆芯中相應數量的舊燃料組件；新燃料組件采用兩種不同的
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u富集度，第一富集度的新燃料組件布置于堆芯內部中間區域位置，第二富集度的新燃料組件在堆芯內部進行整體布置；所述第一富集度小于第二富集度；進一步提高了燃料利用率；提高了核電廠的運行經濟性，增加了換料循環長度，實現了24個月換料周期。
附圖說明
23.構成本實施例的一部分的說明書附圖用來提供對本實施例的進一步理解，本實施例的示意性實施例及其說明用于解釋本實施例，并不構成對本實施例的不當限定。
24.圖1為本發明實施例1的應用64根含整體型可燃毒物燃料棒的燃料組件實例圖；
25.圖2為本發明實施例1的應用104根含整體型可燃毒物燃料棒的燃料組件實例圖；
26.圖3為本發明實施例1的應用156根含整體型可燃毒物燃料棒的燃料組件實例圖；
27.圖4為本發明實施例1的應用200根含整體型可燃毒物燃料棒的燃料組件實例圖；
28.圖5為本發明實施例1的應用12根含離散型的通水環狀可燃毒物棒的燃料組件實例圖；
29.圖6為本發明實施例1的應用16根含離散型的通水環狀可燃毒物棒的燃料組件實例圖；
30.圖7為本發明實施例1的平衡循環燃料管理方案四分之一堆芯的一個示例；其中，xn_yyy_zz，x為字母，表示批料號，n為數字，1表示4.80w/o，2表示4.95w/o，yy表示整體型可燃毒物燃料棒的數目，zz表示通水環狀可燃毒物棒的數目，如沒有zz則表示無通水環狀可燃毒物棒。
具體實施方式：
31.下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。
32.應該指出，以下詳細說明都是示例性的，旨在對本技術提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本技術所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。
33.后備反應性，指在核安全物理分析中，堆芯內沒有任何控物時的反應性。
34.乏燃料池，是用于濕法貯存乏燃料的設施，通常是指核電站或后處理廠等核設施
貯存乏燃料的水池。
35.，又稱
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u，是鈾(uranium)元素里中子數為143的放射性同位素。
36.堆芯壽期，一個新裝料堆芯從開始運行到有效增殖因數降到1時，反應堆滿功率運行的時間就成為堆芯壽期。
37.實施例1：
38.本實施例提供了一種非能動核電廠長周期平衡循環的燃料管理方法，屬于一種非能動核電廠平衡循環長度為24個月的燃料管理策略，具體的：
39.為了達到24個月長燃料循環周期，平衡循環每次換料必須裝載大量的新燃料組件。非能動核電廠總燃料組件數量為157組；在本實施例中，平衡循環每次換料將更換其中具有最低后備反應性的93至101組燃料組件。
40.本實施例中，待更換的燃料組件包括1組位于堆芯中心位置的舊燃料組件和其余位置的92至100組舊燃料組件。
41.用乏燃料池中后備反應性最高的1組舊燃料組件替換中心的1組燃料組件，這樣可以有效展平堆芯中心附件的功率分布，并可以提高燃料利用率。
42.用92至100組新燃料組件替換相應數量的舊燃料組件。為了提高燃料利用率并展平功率分布，新燃料組件采用兩種不同的
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u富集度，第一富集度燃料組件數量少于第二富集度燃料組件數量；第一富集度的新燃料組件布置于堆芯內部中間區域位置，并在循環結束后不再使用；具體的，新燃料組件采用兩種不同的
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u富集度，較低的第一富集度燃料組件數量較少，較高的第二富集度燃料組件數量較多，且
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u富集度≤4.95w/o，可以理解的，本實施例中的第一富集度和第二富集度可以理解為兩個數值，也可以理解為兩個數值范圍。
43.第一富集度的新燃料組件布置于堆芯內部中間區域功率較高的位置，并在循環結束后不再使用。第二富集度的新燃料組件在堆芯內部進行整體布置，與舊燃料組件總體上呈棋盤式布置，可以理解的，第二富集度的新燃料組件與舊燃料組件可以成一定規律交錯排布或也可以不按照規律交錯排布。這樣，通過裝載不同富集度的新燃料組件的方式，可以進一步提高燃料的利用效率，并有助于展平堆芯功率分布。上述布置方式有助于降低堆芯中子泄漏，提高燃料管理策略的經濟性。
44.24個月換料的平衡循環，堆芯壽期初的后備反應性較高，功率峰因子也較高。裝載的新燃料組件將同時使用整體型可燃毒物和離散型的通水環狀可燃毒物，一方面可以降低壽期初堆芯硼濃度，以防止過高的硼濃度導致正的慢化劑溫度反饋，另一方面有助于展平堆芯功率分布。新燃料組件中含整體型可燃毒物的燃料棒數量可以為64至200根。新燃料組件中含離散型的通水環狀可燃毒物棒數量可以為4至20根。
45.堆芯最外側布置未卸掉的后備反應性最低的舊燃料組件，以進一步降低堆芯泄漏，提高經濟性，并減小壓力容器的中子輻照劑量。
46.本實施例針對非能動核電廠，可將燃料循環長度從18個月提升至24個月，進一步提高了核電電廠的負荷因子，整體上提升了核電廠的運行經濟性。
47.實施例2：
48.為了進一步對實施例1進行說明，在實施例1的基礎上，本實施例提供了一種非能動核電廠平衡循環長度為24個月的燃料管理方法，具體為：
49.平衡循環換料組件數量為97組，包括1組來自乏燃料池中后備反應性最高的可以復用的舊燃料組件和96組新燃料組件。
50.卸出1組中心位置組件，并在該位置復用一組來自乏燃料池中的可用的舊燃料組件。
51.卸出96組后備反應性最低的舊燃料組件，根據該原則，卸料組件包括60組已經歷兩個循環的富集度為4.95w/o的舊燃料組件、8組經歷一個循環的富集度為4.80w/o的舊燃料組件和28組經歷一個循環的富集度為4.95w/o的舊燃料組件。
52.96組新燃料組件包含兩種不同的
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u富集度，分別是8組富集度為4.80w/o的新燃料組件和88組富集度為4.95w/o的新燃料組件。
53.8組4.80w/o的新燃料組件布置于堆芯內部功率較高的位置。88組富集度為4.95w/o的新燃料組件整體上布置于堆芯內部，與舊燃料組件總體上呈棋盤式布置。這樣，通過裝載不同富集度的新燃料組件的方式，可以進一步提高燃料的利用效率，并有助于展平堆芯功率分布。上述布置方式有助于降低堆芯中子泄漏，提高燃料管理策略的經濟性。
54.新燃料組件中含整體型可燃毒物燃料棒的燃料棒數量分別為64、104、156、200，對應的組件數量分別為8、12、20、20。新燃料組件中含離散型的通水環狀可燃毒物棒數量分別為12、16，對應的組件數量分別為28、8，這些組件同時也含整體型可燃毒物燃料棒，數量為128。在堆芯中布置可燃毒物，一方面可以降低壽期初堆芯硼濃度，以防止過高的硼濃度導致正的慢化劑溫度反饋，另一方面有助于展平堆芯功率分布。
55.堆芯最外側布置未卸掉的后備反應性最低的舊燃料組件，以進一步降低堆芯泄漏，提高經濟性，并減小壓力容器的中子輻照劑量。
56.實施例3：
57.本實施例提供了一種堆芯，采用如實施例1中所述的非能動核電廠長周期平衡循環的燃料管理方法得到。
58.以上所述僅為本實施例的優選實施例而已，并不用于限制本實施例，對于本領域的技術人員來說，本實施例可以有各種更改和變化。凡在本實施例的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實施例的保護范圍之內。
技術特征：
1.一種非能動核電廠長周期平衡循環的燃料管理方法，其特征在于，包括：對堆芯中具有最低后備反應性的預設數量的燃料組件進行更換；用乏燃料池中后備反應性最高的舊燃料組件替換堆芯中心的燃料組件；用新燃料組件替換堆芯中相應數量的舊燃料組件；其中，新燃料組件采用兩種不同的富集度，第一富集度的新燃料組件布置于堆芯內部中間區域位置，第二富集度的新燃料組件在堆芯內部進行整體布置；所述第一富集度小于第二富集度。2.如權利要求1所述的一種非能動核電廠長周期平衡循環的燃料管理方法，其特征在于，對堆芯中的157組總燃料組件中具有最低后備反應性的93至101組燃料組件進行更換；具有最低后備反應性的93至101組燃料組件包括1組位于堆芯中心位置的舊燃料組件和其余位置的92至100組舊燃料組件。3.如權利要求2所述的一種非能動核電廠長周期平衡循環的燃料管理方法，其特征在于，用乏燃料池中后備反應性最高的1組舊燃料組件替換中心的1組燃料組件。4.如權利要求2所述的一種非能動核電廠長周期平衡循環的燃料管理方法，其特征在于，用92至100組新燃料組件替換相應數量的舊燃料組件。5.如權利要求4所述的一種非能動核電廠長周期平衡循環的燃料管理方法，其特征在于，第一富集度燃料組件數量少于第二富集度燃料組件數量。6.如權利要求5所述的一種非能動核電廠長周期平衡循環的燃料管理方法，第一富集度的新燃料組件布置于堆芯內部中間區域位置，并在循環結束后不再使用；第二富集度的新燃料組件在堆芯內部進行整體布置，與舊燃料組件總體上呈棋盤式布置。7.如權利要求1所述的一種非能動核電廠長周期平衡循環的燃料管理方法，新燃料組件同時使用整體型可燃毒物和離散型的通水環狀可燃毒物。8.如權利要求7所述的一種非能動核電廠長周期平衡循環的燃料管理方法，新燃料組件中含整體型可燃毒物的燃料棒數量為64至200根，含離散型的通水環狀可燃毒物棒數量為4至20根。9.如權利要求7所述的一種非能動核電廠長周期平衡循環的燃料管理方法，堆芯最外側布置未卸掉的后備反應性最低的舊燃料組件。10.一種堆芯，其特征在于，采用如權利要求1-9任一項所述的非能動核電廠長周期平衡循環的燃料管理方法得到。
技術總結
本發明屬于燃料管理技術領域，提供了一種非能動核電廠長周期平衡循環的燃料管理方法及堆芯，本發明中為了達到24個月長燃料循環周期，對堆芯中具有最低后備反應性的預設數量的燃料組件進行更換；用乏燃料池中后備反應性最高的舊燃料組件替換堆芯中心的燃料組件，提高了燃料利用率；用新燃料組件替換堆芯中相應數量的舊燃料組件；新燃料組件采用兩種不同的
