本發(fā)明屬于壓水堆堆芯MOX燃料裝載技術(shù)，具體涉及一種軸向多分區(qū)布置的MOX燃料組件裝載方法。

背景技術(shù)：

相比于UO₂燃料組件組成的壓水堆堆芯，在全堆芯裝載MOX燃料壓水堆堆芯中，由于慢化劑密度軸向的變化，以及MOX燃料更大的吸收截面，堆芯的軸向能譜差異較UO₂燃料組成的堆芯大，從而導(dǎo)致了堆芯軸向功率偏移很大，這不利于展平堆芯功率峰因子，也不利于堆芯控制，不利于堆芯的安全運(yùn)行，因此有必要對(duì)MOX燃料組件進(jìn)行全新的設(shè)計(jì)，以改善堆芯軸向功率偏移，保證堆芯的安全運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)目前全部裝載MOX燃料的壓水堆堆芯，堆芯軸向功率向下偏移非常嚴(yán)重的問題，提供一種軸向多分區(qū)布置的MOX燃料組件裝載方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種軸向多分區(qū)布置的MOX燃料組件裝載方法，沿軸向?qū)OX燃料組件進(jìn)行多個(gè)分區(qū)，對(duì)每個(gè)分區(qū)中的Pu含量進(jìn)行設(shè)計(jì)裝載，增大組件上部分區(qū)燃料芯塊Pu的含量，降低組件下部分區(qū)燃料芯塊Pu的含量，保證組件平均Pu的含量滿足設(shè)計(jì)要求，并且控制上部分區(qū)燃料芯塊Pu的含量不能過大，以避免由此產(chǎn)生的燃料循環(huán)壽期初時(shí)正的軸向功率偏移，在保證軸向功率偏移得到改善的基礎(chǔ)上，采用最少的Pu含量燃料芯塊種類數(shù)，實(shí)現(xiàn)MOX燃料組件的軸向裝載設(shè)計(jì)。

進(jìn)一步，如上所述的軸向多分區(qū)布置的MOX燃料組件裝載方法，其中，所述的MOX燃料組件的軸向分為2個(gè)區(qū)，兩區(qū)的高度相等。

更進(jìn)一步，如上所述的軸向多分區(qū)布置的MOX燃料組件裝載方法，其中，所述的MOX燃料組件的冷態(tài)活性區(qū)高度為365.76cm，2個(gè)分區(qū)中上區(qū)的Pu質(zhì)量含量為9.80％，下區(qū)的Pu質(zhì)量含量為9.10％，整個(gè)組件的平均Pu質(zhì)量含量為9.45％。

本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明為改善MOX燃料組件軸向功率分布，對(duì)組件進(jìn)行軸向分區(qū)布置，由于軸向功率分布向下偏移，在組件軸向布置時(shí)增大組件上部分的Pu含量，并同時(shí)考慮燃料芯塊種類所帶來的燃料制造難度問題，實(shí)現(xiàn)了全新的MOX燃料組件軸向裝載設(shè)計(jì)，提高了燃料組件的性能。

附圖說明

圖1為軸向不分區(qū)布置組件在壽期初時(shí)的堆芯軸向功率分布圖；

圖2為2分區(qū)方案與不分區(qū)布置的軸向功率偏移計(jì)算結(jié)果圖；

圖3為3分區(qū)方案與不分區(qū)布置的軸向功率偏移計(jì)算結(jié)果圖；

圖4為4分區(qū)方案與不分區(qū)布置的軸向功率偏移計(jì)算結(jié)果圖；

圖5為2分區(qū)方案、3分區(qū)方案與4分區(qū)方案中較好的分區(qū)方案對(duì)比結(jié)果圖；

圖6為2分區(qū)布置方案4的平衡循環(huán)BOC、MOC和EOC堆芯的軸向功率分布圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例確定的組件軸向裝載設(shè)計(jì)方案示意圖，圖中C9800和C9100表示燃料芯塊Pu的含量分別為9.80％和9.10％，182.88和365.76表示1區(qū)的高度為182.88cm，1區(qū)加2區(qū)的高度為365.76cm。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

本發(fā)明所提供的MOX燃料組件裝載方法對(duì)MOX燃料組件軸向進(jìn)行多個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)Pu的含量不同。分區(qū)的原則是根據(jù)軸向不分區(qū)布置組件在壽期初時(shí)的堆芯軸向功率分布圖，如圖1所示，由軸向功率分布可知，功率向下偏移很嚴(yán)重，所以需增大組件上部各分區(qū)燃料芯塊Pu的含量，降低組件下部各分區(qū)燃料芯塊Pu的含量，以提高堆芯上部的功率，減小功率的軸向偏移，但同時(shí)需避免由此產(chǎn)生的燃料循環(huán)壽期初時(shí)正的軸向功率偏移?？梢圆捎幂S向2分區(qū)、3分區(qū)、4分區(qū)等軸向分區(qū)布置，更多的分區(qū)可以更好的展平軸向功率分布，但同時(shí)也需要更多的燃料芯塊種類，增大燃料制造的難度，所以需同時(shí)考慮這兩方面的因素，在保證軸向功率偏移得到改善的基礎(chǔ)上，盡量采用最少的Pu含量燃料芯塊種類數(shù)，實(shí)現(xiàn)組件的軸向裝載設(shè)計(jì)。因此需對(duì)比2分區(qū)、3分區(qū)、4分區(qū)等分區(qū)方案的軸向功率分布和軸向功率偏移的計(jì)算結(jié)果，以得到最優(yōu)的分區(qū)方案。對(duì)于相同分區(qū)數(shù)量的方案，各區(qū)的高度可根據(jù)圖1所示的軸向功率分布進(jìn)行初步布置，并進(jìn)行多次試算對(duì)比，從中選取較好的分區(qū)方案。而對(duì)于各區(qū)Pu的含量，總的原則是組件上部的含量高，下部的含量低，同時(shí)保證組件平均Pu的含量滿足設(shè)計(jì)要求，在此基礎(chǔ)上對(duì)不同的Pu含量的組件進(jìn)行多次試算對(duì)比，從中選取較好的Pu的含量布置。

下面以Pu含量為9.45％的MOX燃料組件為例，對(duì)本發(fā)明的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行說明。

以Pu含量為9.45％的MOX燃料組件的軸向布置為例，組件的活性高度為365.76cm，根據(jù)組件不進(jìn)行分區(qū)的情況下的軸向功率分布來進(jìn)行軸向分區(qū)的設(shè)計(jì)，盡量做到以最少的分區(qū)達(dá)到可接受的軸向功率展平的效果。由于對(duì)組件軸向進(jìn)行分區(qū)，會(huì)對(duì)MOX燃料制造的難度有一定程度的增加，且分區(qū)越多燃料制造的難度越大，成本也會(huì)有一定程度提高。因此，需綜合考慮組件軸向分區(qū)對(duì)軸向功率偏移的改善與MOX燃料制造的難度與成本兩方面的因素，最后選出最優(yōu)的分區(qū)方案。分別針對(duì)軸向2分區(qū)、3分區(qū)和4分區(qū)的方案進(jìn)行計(jì)算分析。組件軸向不分區(qū)的情況下堆芯循環(huán)初的軸向功率分區(qū)圖1所示。

從軸向功率分區(qū)可以看出，軸向功率向下偏移很嚴(yán)重，這不利于堆芯的安全運(yùn)行。為改善軸向功率分布，需對(duì)組件進(jìn)行軸向分區(qū)布置，由于軸向功率分布向下偏移，在組件軸向布置時(shí)需增大組件上部分的Pu的質(zhì)量含量。下面分別給出了2分區(qū)、3分區(qū)和4分區(qū)的分區(qū)方案。

2分區(qū)方案如表1所示，從下到上分別為：1區(qū)和2區(qū)。

表1 2分區(qū)布置分區(qū)方案

2分區(qū)方案與不分區(qū)布置的軸向功率偏移計(jì)算結(jié)果如圖2所示。

3分區(qū)方案如表2所示，從上到下分別為：1區(qū)、2區(qū)和3區(qū)。

表2 3分區(qū)布置分區(qū)方案

3分區(qū)方案與不分區(qū)布置的軸向功率偏移計(jì)算結(jié)果如圖3所示。

從圖中結(jié)果可以看出，不分區(qū)布置的MOX組件在循環(huán)初的功率軸向偏移可以達(dá)到-10％以上，通過組件的軸向3區(qū)布置，分區(qū)方案1與方案2把功率軸向偏移的絕對(duì)值最大值控制在了4％左右。

4分區(qū)方案的軸向布置圖如表3所示。從上到下分別為：1區(qū)、2區(qū)、3區(qū)和4區(qū)。

表3 4分區(qū)布置分區(qū)方案

4分區(qū)方案與不分區(qū)布置的軸向功率偏移計(jì)算結(jié)果如圖4所示。

分別從2分區(qū)方案、3分區(qū)方案與4分區(qū)方案中選出較好的分區(qū)方案進(jìn)行對(duì)比，分別為：2分區(qū)方案4、3分區(qū)方案1和4分區(qū)方案2，對(duì)比結(jié)果如圖5所示。

從圖5的對(duì)比結(jié)果可以看出，2分區(qū)、3分區(qū)和4分區(qū)方案對(duì)軸向功率偏移都有明顯的改善作用，把軸向功率偏移控制在4％以內(nèi)，而且，2分區(qū)方案的結(jié)果與3分區(qū)和4分區(qū)方案的結(jié)果接近。因此考慮到MOX燃料制造的難度與成本，本實(shí)施例采取2分區(qū)布置的方案4作為全MOX燃料堆芯的組件軸向布置設(shè)計(jì)方案。

軸向2分區(qū)布置方案4的平衡循環(huán)在不同燃耗下的軸向功率偏移詳細(xì)計(jì)算結(jié)果如下表所示。

表4軸向2分區(qū)方案4軸向功率偏移計(jì)算結(jié)果

2分區(qū)布置方案4的平衡循環(huán)BOC、MOC和EOC堆芯的軸向功率分布如圖6所示。

從表中軸向功率偏移隨燃耗的計(jì)算結(jié)果和圖6中平衡循環(huán)BOC、MOC和EOC的軸向功率分布可以看出，軸向2分區(qū)布置方案可以有效展平軸向功率分布，改善軸向功率偏移，使軸向功率偏移的絕對(duì)值在整個(gè)循環(huán)內(nèi)盡量小，既改善了軸向不分區(qū)導(dǎo)致的較大的負(fù)的軸向功率偏移，同時(shí)保證不會(huì)由于分區(qū)布置導(dǎo)致循環(huán)初出現(xiàn)較大的正的軸向功率偏移。

經(jīng)過以上整個(gè)計(jì)算過程，最后可得到較優(yōu)的MOX組件軸向分區(qū)布置。即本發(fā)明實(shí)施例中，如圖7所示，全部裝載MOX燃料的壓水堆堆芯平衡循環(huán)的組件，Pu的平均質(zhì)量含量為9.45％，組件軸向共分兩區(qū)，兩區(qū)的冷態(tài)長度相等，均為182.88cm，上區(qū)Pu的質(zhì)量含量為9.80％，下區(qū)Pu的質(zhì)量含量為9.10％。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對(duì)本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。