1、吴宏春 吴宏春 吴宏春 吴宏春 吴宏春 西安交通大学 西安交通大学 西安交通大学 西安交通大学 1 1堆芯物理设计基础 1 堆芯物理设计基础 1 堆芯物理设计基础 1 堆芯物理设计基础 堆芯初始参数的选择 2 堆芯初始参数的选择 2 堆芯初始参数的选择 2 堆芯初始参数的选择 堆芯物 设 算 堆芯物理设计计算 3 堆芯物理设计计算 3 堆芯物理设计计算 3 堆芯物理设计计算 反应堆物理启动试验 4 反应堆物理启动试验 4 反应堆物理启动试验 4 反应堆物理启动试验 4 反应堆物理启动试验 换料堆芯安全评价 5 换料堆芯安全评价 5 换料堆芯安全评价 5 换料堆芯安全评价 5 2 21 堆芯物理
2、设计基础 1 堆芯物理设计基础 1 堆芯物理设计基础 1 堆芯物理设计基础 1 堆芯物理设计基础 1 堆芯物理设计基础 常用的设计准则包括 常用的设计准则包括： 常用的设计准则包括： 常用的设计准则包括： () 堆芯具有负的反应性反馈 (1)堆芯具有负的反应性反馈 (1)堆芯具有负的反应性反馈 (1)堆芯具有负的反应性反馈 堆 具有负的反应性反馈 (2)最大反应性的引入率不超过限制 (2)最大反应性的引入率不超过限制 (2)最大反应性的引入率不超过限制 (2)最大反应性的引入率不超过限制 (3)反应堆具有足够的停堆裕量 (3)反应堆具有足够的停堆裕量 (3)反应堆具有足够的停堆裕量 (3)反应
3、堆具有足够的停堆裕量 应堆满 均 大燃耗深度 值 (4)反应堆满足平均和最大燃耗深度限值 (4)反应堆满足平均和最大燃耗深度限值 (4)反应堆满足平均和最大燃耗深度限值 () 反应堆满足平均和最大燃耗深度限值 (5)反应堆运行中不发生功率振荡 (5)反应堆运行中不发生功率振荡 (5)反应堆运行中不发生功率振荡 (5)反应堆运行中不发生功率振荡堆芯物理设计主要包括三方面的内容 堆芯物理设计主要包括三方面的内容： 堆芯物理设计主要包括三方面的内容： 堆芯物理设计主要包括三方面的内容： （1）提出初始的堆芯参考方案 计算堆芯寿期内剩余 （1）提出初始的堆芯参考方案 计算堆芯寿期内剩余 （1）提出初始
4、的堆芯参考方案，计算堆芯寿期内剩余 （1）提出初始的堆芯参考方案，计算堆芯寿期内剩余 反应性的变化 反应堆功率随空间和时间的变化以及 反应性的变化 反应堆功率随空间和时间的变化以及 反应性的变化、反应堆功率随空间和时间的变化以及 反应性的变化、反应堆功率随空间和时间的变化以及 功率 均匀系数 确保堆芯设计满 应堆寿期 求 功率不均匀系数 确保堆芯设计满足反应堆寿期要求 功率不均匀系数 确保堆芯设计满足反应堆寿期要求 功率不均匀系数，确保堆芯设计满足反应堆寿期要求 功率不均匀系数，确保堆芯设计满足反应堆寿期要求 和功率不均匀性的限值 和功率不均匀性的限值 和功率不均匀性的限值。 和功率不均匀性的
5、限值。（2）在反应性控制方案设计中 通过计算反应堆运行 （2）在反应性控制方案设计中 通过计算反应堆运行 （2）在反应性控制方案设计中，通过计算反应堆运行 （2）在反应性控制方案设计中，通过计算反应堆运行 过程中的各种反应性效应 包括堆芯各类反应性反馈 过程中的各种反应性效应 包括堆芯各类反应性反馈 过程中的各种反应性效应 包括堆芯各类反应性反馈 过程中的各种反应性效应，包括堆芯各类反应性反馈 过程中的各种反应性效应， 括堆 各类反应性反馈 系数 如燃料温度系数 慢化剂温度系数 反应堆功 系数 如燃料温度系数 慢化剂温度系数；反应堆功 系数，如燃料温度系数、慢化剂温度系数；反应堆功 系数，如燃
6、料温度系数、慢化剂温度系数；反应堆功 率亏损 各种裂变产物中毒的效应以及各种控制毒物 率亏损 各种裂变产物中毒的效应以及各种控制毒物 率亏损；各种裂变产物中毒的效应以及各种控制毒物 率亏损；各种裂变产物中毒的效应以及各种控制毒物 ； 的价值等 设计合 的 应性控制方案 确保能够在 的价值等 设计合理的反应性控制方案以确保能够在 的价值等 设计合理的反应性控制方案以确保能够在 的价值等，设计合理的反应性控制方案以确保能够在 的价值等，设计合理的反应性控制方案以确保能够在 反应堆运行过程中有效地控制和补偿反应性的变化 反应堆运行过程中有效地控制和补偿反应性的变化 反应堆运行过程中有效地控制和补偿反
7、应性的变化， 反应堆运行过程中有效地控制和补偿反应性的变化， 并确保反应堆具有足够的停堆裕量 并确保反应堆具有足够的停堆裕量 并确保反应堆具有足够的停堆裕量。 并确保反应堆具有足够的停堆裕量。 并确保反应堆具有足够的停堆裕（3）在堆芯燃料管理方案设计中 通过燃耗分析并 （3）在堆芯燃料管理方案设计中 通过燃耗分析并 （3）在堆芯燃料管理方案设计中，通过燃耗分析并 （3）在堆芯燃料管理方案设计中，通过燃耗分析并 根据燃耗计算结果 进行燃料管理方案优化和换料 根据燃耗计算结果 进行燃料管理方案优化和换料 根据燃耗计算结果 进行燃料管理方案优化和换料 根据燃耗计算结果，进行燃料管理方案优化和换料 根
8、据燃耗 算 ， 行燃料管 方案 换料 安全评价 使得反应堆在满足安全限值的条件下实 安全评价 使得反应堆在满足安全限值的条件下实 安全评价，使得反应堆在满足安全限值的条件下实 安全评价，使得反应堆在满足安全限值的条件下实 现更好的经济效益 现更好的经济效益 现更好的经济效益。 现更好的经济效益。2 堆芯初始参数的选择 2 堆芯初始参数的选择 2 堆芯初始参数的选择 2 堆芯初始参数的选择 2 堆芯初始参数的选择 2 堆芯初始参数的选择 燃料参数的确定 燃料参数的确定 燃料参数的确定 燃料参数的确定 燃料参数的确定 燃料初始参数的选择通常包括燃料富集度的确定 燃料初始参数的选择通常包括燃料富集度
9、的确定 燃料初始参数的选择通常包括燃料富集度的确定、 燃料初始参数的选择通常包括燃料富集度的确定、 燃料 始 数 择通常 燃料 集度 确 包 燃料棒径的选择 包壳材料及厚度以及燃料栅格的水 燃料棒径的选择 包壳材料及厚度以及燃料栅格的水 燃料棒径的选择、包壳材料及厚度以及燃料栅格的水 燃料棒径的选择、包壳材料及厚度以及燃料栅格的水 铀比 铀比 铀比。 铀比。 燃 根据线性燃耗的假 根据线性燃耗的假 根据线性燃耗的假 根据线性燃耗的假 设 可以初步给出某个 设 可以初步给出某个 设，可以初步给出某个 设，可以初步给出某个 卸料燃耗深度目标 的 卸料燃耗深度目标下的 卸料燃耗深度目标下的 卸料燃耗
10、深度目标下的 卸料燃耗深度目标下的 富集度选择范围 富集度选择范围 富集度选择范围。 富集度选择范围。燃料棒直径的选择需要综合考虑物理和热工的 燃料棒直径的选择需要综合考虑物理和热工的 燃料棒直径的选择需要综合考虑物理和热工的 燃料棒直径的选择需要综合考虑物理和热工的 影响 影响 影响 影响。 影响 从物理的角度看 燃料棒越细 空间自屏效应 从物理的角度看 燃料棒越细 空间自屏效应 从物理的角度看，燃料棒越细，空间自屏效应 从物理的角度看，燃料棒越细，空间自屏效应 的影响越小 逃脱共振俘获概率会减小 同样富集 的影响越小 逃脱共振俘获概率会减小 同样富集 的影响越小 逃脱共振俘获概率会减小 同
11、样富集 的影响越小，逃脱共振俘获概率会减小，同样富集 的影响越小，逃脱共振俘获概率会减小，同样富集 度下会降低燃料的初始剩余反应性 度下会降低燃料的初始剩余反应性 度下会降低燃料的初始剩余反应性。 度下会降低燃料的初始剩余反应性。 从热工的角度看 在满足燃料表面热流密度要求 从热工的角度看 在满足燃料表面热流密度要求 从热工的角度看 在满足燃料表面热流密度要求 从热工的角度看，在满足燃料表面热流密度要求 ， 条件 燃 棒意味着 密度 的条件下 更细的燃料棒意味着线功率密度的减小 的条件下 更细的燃料棒意味着线功率密度的减小 的条件下，更细的燃料棒意味着线功率密度的减小， 的条件下，更细的燃料棒
12、意味着线功率密度的减小， 从而增大了热工裕量 有利于反应堆安全 从而增大了热工裕量 有利于反应堆安全 从而增大了热工裕量，有利于反应堆安全。 从而增大了热工裕量，有利于反应堆安全。燃料棒变细带来的燃料平均温度降低也减小 燃料棒变细带来的燃料平均温度降低也减小 燃料棒变细带来的燃料平均温度降低也减小 燃料棒变细带来的燃料平均温度降低也减小 温度效应导致的反应性损失 补偿 部分由于 了温度效应导致的反应性损失 补偿 部分由于 了温度效应导致的反应性损失 补偿一部分由于 了温度效应导致的反应性损失，补偿 部分由于 了温度效应导致的反应性损失，补偿 部分由于 共振吸收增大导致的反应性减低 共振吸收增大
13、导致的反应性减低 共振吸收增大导致的反应性减低。 共振吸收增大导致的反应性减低。 压水堆的燃料棒直径 般选择在9 10 压水堆的燃料棒直径一般选择在910mm 压水堆的燃料棒直径 般选择在910mm。 压水堆的燃料棒直径 般选择在 0 。前常 的包壳材 主 有锆合金 锈钢 目前常见的包壳材料主要有锆合金和不锈钢 二 目前常见的包壳材料主要有锆合金和不锈钢 二 目前常见的包壳材料主要有锆合金和不锈钢。二 目前常见的包壳材料主要有锆合金和不锈钢 者相比 不锈钢具有较大的热中子吸收截面 尤其是 者相比 不锈钢具有较大的热中子吸收截面 尤其是 者相比，不锈钢具有较大的热中子吸收截面，尤其是 者相比，不
14、锈钢具有较大的热中子吸收截面，尤其是 在压水堆中其中子学性能较差 目前的压水堆主要采 在压水堆中其中子学性能较差 目前的压水堆主要采 在压水堆中其中子学性能较差 目前的压水堆主要采 在压水堆中其中子学性能较差，目前的压水堆主要采 在压水堆中其中子学性能较差，目前的压水堆 要采 用锆合金的包壳 如Z 4合金 用锆合金的包壳 如Zr-4合金 用锆合金的包壳，如Zr 4合金。 用锆合金的包壳，如Zr 4合金。 包 度 主考 虑构度 随着 应 包壳的厚度主要考虑结构强度的要求 随着反应 包壳的厚度主要考虑结构强度的要求 随着反应 包壳的厚度主要考虑结构强度的要求。随着反应 包壳的厚度主要考虑结构强度的
15、要求。随着反应 堆的运行 裂变气体会显著增大包壳内的压力 因此 堆的运行 裂变气体会显著增大包壳内的压力 因此 堆的运行，裂变气体会显著增大包壳内的压力，因此， 堆的运行，裂变气体会显著增大包壳内的压力，因此， 包壳厚度必须满足在最大卸料燃耗深度 结构的完整 包壳厚度必须满足在最大卸料燃耗深度下结构的完整 包壳厚度必须满足在最大卸料燃耗深度下结构的完整 包壳厚度必须满足在最大卸料燃耗深度下结构的完整 包壳厚度 须满足在最大卸料燃耗深度下结构的完整 性 般选择0506 性 一般选择05 0 6mm 性，一般选择0.50.6mm。 性， 般选择0.5 0.6mm。水 铀 的选择 水/铀比的选择 水
16、/铀比的选择 水/铀比的选择 水/铀比的选择 压水堆设计应选择欠慢化的燃料栅格参数 目前 压水堆设计应选择欠慢化的燃料栅格参数 目前 压水堆设计应选择欠慢化的燃料栅格参数 目前 压水堆设计应选择欠慢化的燃料栅格参数，目前， 压水堆设计应选择欠慢化的燃料栅格参数，目前， 压水堆燃料组件内栅格的水铀比 般设计为1213 压水堆燃料组件内栅格的水铀比一般设计为12 13 压水堆燃料组件内栅格的水铀比 般设计为1.21.3 压水堆燃料组件内栅格的水铀比 般设计为1.2 1.3 左右 左右 左右。 左右。堆芯几何大小的确定 堆芯几何大小的确定 堆芯几何大小的确定 堆芯几何大小的确定 堆芯几何大小的确定
17、在给定堆芯额定功率的基础上 通过线功率密度 在给定堆芯额定功率的基础上 通过线功率密度 在给定堆芯额定功率的基础上 通过线功率密度 在给定堆芯额定功率的基础上，通过线功率密度 在给定堆 额定功率的基础 ，通过线功率密度 的限值确定堆芯燃料棒的需求量 并进而给出初始的 的限值确定堆芯燃料棒的需求量 并进而给出初始的 的限值确定堆芯燃料棒的需求量，并进而给出初始的 的限值确定堆芯燃料棒的需求量，并进而给出初始的 堆芯高度和等效直径以及燃料的总装载量 堆芯高度和等效直径以及燃料的总装载量 堆芯高度和等效直径以及燃料的总装载量。 堆芯高度和等效直径以及燃料的总装载量。 燃 堆芯内燃料棒的总数 由 式确
18、定 堆芯内燃料棒的总数N可由下式确定 堆芯内燃料棒的总数N可由下式确定： 堆芯内燃料棒的总数N可由下式确定： 堆 内燃料棒的总数 可由下式确定 F PF F PF F PF F f PF Q N f Q N f Q N N H q H q H q max H q max总的被控 应性的确定 总的被控反应性的确定 总的被控反应性的确定 总的被控反应性的确定 总的被控反应性的确定 总的被控反应性的确定堆芯物 设计计算 3 堆芯物理设计计算 3 堆芯物理设计计算 3 堆芯物理设计计算 3 堆芯物理设计计算 3 堆芯物理设计计算 堆芯物理设计计算 主要内容包括 主要内容包括 主要内容包括： 主要内容包
19、括： 堆芯燃耗和燃料管理计算 堆芯燃耗和燃料管理计算 堆芯燃耗和燃料管理计算 堆芯燃耗和燃料管理计算 功率能力计算 功率能力计算 功率能力计算 功率能力计算 功率能力计算 反应性控制计算 反应性控制计算 反应性控制计算 反应性控制计算 反应性系数计算 反应性系数计算 反应性系数计算 反应性系数计算 动态参数计算等 动态参数计算等 动态参数计算等 动态参数计算等。 动态参数计算等堆芯燃耗和燃料管理计算为热工水力设计 燃 堆芯燃耗和燃料管理计算为热工水力设计 燃 堆芯燃耗和燃料管理计算为热工水力设计、燃 堆芯燃耗和燃料管理计算为热工水力设计、燃 料性能分析 反应堆功率能力和反应性控制计算提 料性能
20、分析 反应堆功率能力和反应性控制计算提 料性能分析、反应堆功率能力和反应性控制计算提 料性能分析、反应堆功率能力和反应性控制计算提 料性能分析 反应堆功率能力和反应性控制计算提 供基础的数据 并确保反应堆从第 循环堆芯至平 供基础的数据 并确保反应堆从第一循环堆芯至平 供基础的数据，并确保反应堆从第一循环堆芯至平 供基础的数据，并确保反应堆从第 循环堆芯至平 衡循环的燃料管理方案在技术上是可行的 为最终 衡循环的燃料管理方案在技术上是可行的 为最终 衡循环的燃料管理方案在技术上是可行的 为最终 衡循环的燃料管理方案在技术上是可行的，为最终 燃方 可 行 ， 安 安全分析报告(FSAR)提供数据
21、支持 安全分析报告(FSAR)提供数据支持 安全分析报告(FSAR)提供数据支持。 安全分析报告() 提供数据支持。 堆芯燃耗计算是在堆芯热态满功率(HFP) 控制 堆芯燃耗计算是在堆芯热态满功率(HFP) 控制 堆芯燃耗计算是在堆芯热态满功率(HFP)、控制 堆芯燃耗计算是在堆芯热态满功率(HFP)、控制 棒全提() 条件下进行的 棒全提(ARO)条件下进行的 棒全提(ARO)条件下进行的。 棒全提(ARO)条件下进行的。 15 15算 堆芯功率能力计算 堆芯功率能力计算 堆芯功率能力计算 堆芯功率能力计算 堆芯功率能力计算 主要目的是确定正常运行工况(I类工况)的 主要目的是确定正常运行工
22、况(I类工况)的 主要目的是确定正常运行工况(I类工况)的 主要目的是确定正常运行工况(I类工况)的 运行限值和非正常瞬态工况(II类工况)的保护定 运行限值和非正常瞬态工况(II类工况)的保护定 运行限值和非正常瞬态工况(II类工况)的保护定 运行限值和非正常瞬态工况(II类工况)的保护定 值 值 值 值。 值 16 16为了获得以上限值 必须对堆芯径向和轴向功 为了获得以上限值 必须对堆芯径向和轴向功 为了获得以上限值，必须对堆芯径向和轴向功 为了获得以上限值，必须对堆芯径向和轴向功 率分布进行计算 堆芯的功率分布在反应堆运行过 率分布进行计算 堆芯的功率分布在反应堆运行过 率分布进行计算
23、。堆芯的功率分布在反应堆运行过 率分布进行计算。堆芯的功率分布在反应堆运行过 程随 着 等 堆态变 程中会随着燃耗 控制棒的移动等堆芯状态的改变 程中会随着燃耗 控制棒的移动等堆芯状态的改变 程中会随着燃耗、控制棒的移动等堆芯状态的改变 程中会随着燃耗、控制棒的移动等堆芯状态的改变 而发生不断的变化 因此需要计算堆芯各种典型状 而发生不断的变化 因此需要计算堆芯各种典型状 而发生不断的变化，因此需要计算堆芯各种典型状 而发生不断的变化，因此需要计算堆芯各种典型状 态 的功率峰因 以评价堆芯在各种运行 况 的 态下的功率峰因子以评价堆芯在各种运行工况下的 态下的功率峰因子以评价堆芯在各种运行工况
24、下的 态下的功率峰因子以评价堆芯在各种运行工况下的 态下的功率峰因子以评价堆芯在各种运行 况下的 功率分布 功率分布 功率分布。 功率分布。 由 慢化剂密度差异 控制棒插入等影响 由于慢化剂密度差异及控制棒插入等影响 由于慢化剂密度差异及控制棒插入等影响 由于慢化剂密度差异及控制棒插入等影响， 由于慢化剂密度差异及控制棒插入等影响， 堆芯轴向功率分布并非上下对称的形式 通常寿 堆芯轴向功率分布并非上下对称的形式 通常寿 堆芯轴向功率分布并非上下对称的形式，通常寿 堆芯轴向功率分布并非上下对称的形式，通常寿 期初功率峰在堆芯下部而寿期末会发生 定的变 期初功率峰在堆芯下部而寿期末会发生 定的变
25、期初功率峰在堆芯下部而寿期末会发生一定的变 期初功率峰在堆芯下部而寿期末会发生 定的变 功率峰在堆 部 会发 的变 化 化 化。 化。在评价堆芯轴向功率分布时 更多的时候还需 在评价堆芯轴向功率分布时 更多的时候还需 在评价堆芯轴向功率分布时，更多的时候还需 在评价堆芯轴向功率分布时，更多的时候还需 要关注堆芯上 功率的差别 要关注堆芯上下功率的差别 要关注堆芯上下功率的差别。 要关注堆芯上下功率的差别。 要关注堆 功率的差别 轴向功率偏差和轴向功率偏移 轴向功率偏差和轴向功率偏移： 轴向功率偏差和轴向功率偏移： 轴向功率偏差和轴向功率偏移： P P P P I P P AO P T P B
26、I P P AO T B I P T P B AO T B P P T B P P P T P B T B堆芯反应性控制计算 堆芯反应性控制计算 堆芯反应性控制计算 堆芯反应性控制计算 堆芯反应性控制计算 包括 算 浓度 主要包括控制棒价值的计算 临界硼浓度的计 主要包括控制棒价值的计算 临界硼浓度的计 主要包括控制棒价值的计算、临界硼浓度的计 主要包括控制棒价值的计算、临界硼浓度的计 算和停堆裕量的计算 算和停堆裕量的计算 算和停堆裕量的计算： 算和停堆裕量的计算： 控制棒价值的计算包括控制棒组价值的计算 控制棒价值的计算包括控制棒组价值的计算 控制棒价值的计算包括控制棒组价值的计算、 控制
27、棒价值的计算包括控制棒组价值的计算、 控制棒价值的计算包括控制棒组价值的计算 卡棒(弹棒)价值的计算以及控制棒组微分 积分曲 卡棒(弹棒)价值的计算以及控制棒组微分 积分曲 卡棒(弹棒)价值的计算以及控制棒组微分、积分曲 卡棒(弹棒)价值的计算以及控制棒组微分、积分曲 线的绘制 线的绘制 线的绘制。 线的绘制。 线 停算算 停堆裕量的计算需要分别计算从热态满功率到 停堆裕量的计算需要分别计算从热态满功率到 停堆裕量的计算需要分别计算从热态满功率到 停堆裕量的计算需要分别计算从热态满功率到 热态零功率时各种反馈引入堆芯的正反应性 以及 热态零功率时各种反馈引入堆芯的正反应性 以及 热态零功率时各
28、种反馈引入堆芯的正反应性，以及 热态零功率时各种反馈引入堆芯的正反应性，以及 控制棒组插入后引入的负反应性 为 保守考虑 控制棒组插入后引入的负反应性 为了保守考虑 控制棒组插入后引入的负反应性 为了保守考虑 控制棒组插入后引入的负反应性。为了保守考虑， 控制棒组插入后引入的负反应性 为了保守考虑， 通常假设控制棒价值最大的 束棒被卡在堆芯顶部 通常假设控制棒价值最大的一束棒被卡在堆芯顶部 通常假设控制棒价值最大的一束棒被卡在堆芯顶部。 通常假设控制棒价值最大的 束棒被卡在堆芯顶部。堆芯反应性系数计算 堆芯反应性系数计算 堆芯反应性系数计算 堆芯反应性系数计算 堆芯反应性系数计算 主要有燃料温
29、度系数 慢化剂温度系数和功率系数 主要有燃料温度系数 慢化剂温度系数和功率系数 主要有燃料温度系数、慢化剂温度系数和功率系数 主要有燃料温度系数、慢化剂温度系数和功率系数 等 等 等 等 堆态算 堆芯动态参数计算 堆芯动态参数计算 堆芯动态参数计算 堆芯动态参数计算 堆芯动态参数计算 包括缓发中子份额的计算和瞬发中子寿命的计 包括缓发中子份额的计算和瞬发中子寿命的计 包括缓发中子份额的计算和瞬发中子寿命的计 包括缓发中子份额的计算和瞬发中子寿命的计 算 算 算 算 算应堆启动物 试验 4 反应堆启动物理试验 4 反应堆启动物理试验 4 反应堆启动物理试验 4 反应堆启动物理试验 4 反应堆启动
30、物理试验 反应堆启动物理试验 包括 包括: 包括: 包括: 应堆的首次临界 反应堆的首次临界 反应堆的首次临界 反应堆的首次临界 反应堆的首次临界 堆芯零功率性能试验 堆芯零功率性能试验 堆芯零功率性能试验 堆芯零功率性能试验 提升功率阶段的物理试验 提升功率阶段的物理试验 提升功率阶段的物理试验 提升功率阶段的物理试验 提升功率阶段的物理试验反应堆装料 反应堆装料 反应堆装料 反应堆装料 反应堆装料 反应堆装料 在堆芯首次装料物理试验前 需要确认堆芯装 在堆芯首次装料物理试验前 需要确认堆芯装 在堆芯首次装料物理试验前，需要确认堆芯装 在堆芯首次装料物理试验前，需要确认堆芯装 料方案和装料顺
31、序 在装料期间保证反应堆始终处 料方案和装料顺序 在装料期间保证反应堆始终处 料方案和装料顺序 在装料期间保证反应堆始终处 料方案和装料顺序，在装料期间保证反应堆始终处 ， 次临 的状态 于次临界的状态 于次临界的状态 于次临界的状态。 于次临界的状态。 为保证堆芯的临界安全 增加堆内的临时 为保证堆芯的临界安全 增加堆内的临时 为保证堆芯的临界安全 增加堆内的临时 为保证堆芯的临界安全，增加堆内的临时 堆界 ， 堆 中子计数器 中子计数器 中子计数器。 中子计数器。 充满 以上的高浓度硼酸溶液以确保 充满2000 以上的高浓度硼酸溶液以确保 充满2000ppm以上的高浓度硼酸溶液以确保 充满
32、2000ppm以上的高浓度硼酸溶液以确保 充满 pp 以上的高浓度硼酸溶液以确保 装料过程的次临界 装料过程的次临界 装料过程的次临界 装料过程的次临界 22 22反应堆趋近临界 反应堆趋近临界 反应堆趋近临界 反应堆趋近临界 反应堆趋近临界 反应堆趋 临界 在启动过程中 为了避免反应堆启动的“盲区” 在启动过程中 为了避免反应堆启动的“盲区” 在启动过程中，为了避免反应堆启动的 盲区 ， 在启动过程中，为了避免反应堆启动的 盲区 ， 需要在堆芯内装载中 源 需要在堆芯内装载中子源 需要在堆芯内装载中子源。 需要在堆芯内装载中子源。 需要在堆芯内装载中子源 N S S k S (1 k ) N
33、 S S k S (1 k ) N 1 S 0 S 0 k eff S 0 (1 k eff ) 1 0 0 eff 0 ( eff ) N S S k S k 2 S (1 k k 2 ) N S S k S k 2 S (1 k k 2 ) N 2 S 0 S 0 k eff S 0 k eff S 0 (1 k eff k eff ) 2 0 0 eff 0 eff 0 ( eff eff ) N S (1 k k 2 k m ) N S (1 k k 2 k m ) N S (1 k k k ) N m S 0 (1 k eff k eff k eff ) m 0 ( eff eff
34、eff ) m 0 eff eff eff S S N S 0 N 0 N N 1 k 1 k 1 k ff eff ff1N 外推法 1N 外推法： 1N 外推法： 1N 外推法： N 1 k N 1 k N 1 k ff 0 M N eff ,0 M eff ,0 M N 1 k N 1 k N 0 1 k eff 0 eff ff中 子 计 数 率/ 番 M k 中 子 计 数 率/ 番 M ff k 中 子 计 数 率 番 M eff k ff 0 1 0 9500 0 1 0.9500 0 1 0.9500 1 2 0 9750 1 2 0.9750 2 4 0 9875 2 4 0
35、.9875 0.9875 3 8 0 9938 3 8 0 9938 3 8 0.9938 4 16 0 9969 4 16 0 9969 4 16 0.9969 5 32 0 9984 5 32 0.9984 6 64 0 9992 6 64 0.9992 6 64 0.9992 可见经过6番后反应堆已经非常接近临界 实 可见经过6番后反应堆已经非常接近临界 实 可见经过6番后反应堆已经非常接近临界。实 可见经过6番后反应堆已经非常接近临界。实 际启动过程中 判断反应堆达到临界的经验即源量 际启动过程中 判断反应堆达到临界的经验即源量 际启动过程中 判断反应堆达到临界的经验即源量 际启动过程
36、中，判断反应堆达到临界的经验即源量 际启动过程中，判断反应堆达到临界的 验即源 程计数能否翻5 7番 程计数能否翻57番 程计数能否翻57番。 程计数能否翻5 7番。堆芯物 性能的测 堆芯物理性能的测量 堆芯物理性能的测量 堆芯物理性能的测量 堆芯物理性能的测量 堆芯物理性能的测量 这些测量包括 临界硼浓度测量 控制棒价 这些测量包括:临界硼浓度测量 控制棒价 这些测量包括:临界硼浓度测量、控制棒价 这些测量包括:临界硼浓度测量、控制棒价 值 等度 系 功率系 值测量 等温温度系数测量 功率系数测量和反 值测量 等温温度系数测量 功率系数测量和反 值测量、等温温度系数测量、功率系数测量和反 值
37、测量、等温温度系数测量、功率系数测量和反 应堆功率测量等 应堆功率测量等 应堆功率测量等 应堆功率测量等落棒和“模拟弹棒”试验 落棒和“模拟弹棒”试验 落棒和 模拟弹棒 试验 落棒和 模拟弹棒 试验 落棒和 模拟弹棒 试验 落棒试验是验证反应堆保护系统功能的完备性和 落棒试验是验证反应堆保护系统功能的完备性和 落棒试验是验证反应堆保护系统功能的完备性和 落棒试验是验证反应堆保护系统功能的完备性和 靠性 可靠性 可靠性。 可靠性。 可靠性 “模拟弹棒”试验是检查价值最大的 束控制棒“ “模拟弹棒”试验是检查价值最大的 束控制棒“ 模拟弹棒 试验是检查价值最大的一束控制棒 模拟弹棒 试验是检查价值
38、最大的 束控制棒 弹 堆 芯 起堆 芯点 变 验核 电 弹出”堆芯而引起的堆芯热点因子的变化 验证核电 弹出”堆芯而引起的堆芯热点因子的变化 验证核电 弹出 堆芯而引起的堆芯热点因子的变化，验证核电 弹出 堆芯而引起的堆芯热点因子的变化，验证核电 厂最终安全分析报告中给出的限值是否得到满足 厂最终安全分析报告中给出的限值是否得到满足 厂最终安全分析报告中给出的限值是否得到满足。 厂最终安全分析报告中给出的限值是否得到满足。换料堆芯安全评价 5 换料堆芯安全评价 5 换料堆芯安全评价 5 换料堆芯安全评价 5 换料堆芯安全评价 5 换料堆芯安全评价 换 料 堆安评 价 在每次换料时 堆芯的燃料管
39、理方案都需要根据上 在每次换料时 堆芯的燃料管理方案都需要根据上 在每次换料时，堆芯的燃料管理方案都需要根据上 在每次换料时，堆芯的燃料管理方案都需要根据上 循的行史实测的 结对燃料管 方案进 循环的运行历史和实际测量的结果对燃料管理方案进 一循环的运行历史和实际测量的结果对燃料管理方案进 循环的运行历史和实际测量的结果对燃料管理方案进 循环的运行历史和实际测量的结果对燃料管理方案进 行必要的重新设计 因此 新循环的运行参数与FSAR中 行必要的重新设计 因此 新循环的运行参数与FSAR中 行必要的重新设计。因此，新循环的运行参数与FSAR中 行必要的重新设计。因此，新循环的运行参数与FSAR
40、中 的预测值会存在偏离 的预测值会存在偏离 的预测值会存在偏离。 的预测值会存在偏离。 的预测值会存在偏离 因此 对每次停堆换料后下 循环的堆芯安全性都 因此 对每次停堆换料后下一循环的堆芯安全性都 因此，对每次停堆换料后下一循环的堆芯安全性都 因此，对每次停堆换料后下 循环的堆芯安全性都 ， 必进 行新 评 价 必须进行重新评价 必须进行重新评价 必须进行重新评价。 必须进行重新评价但 由 时间的 制 在堆芯换 设计时 但是 由于时间的限制 在堆芯换料设计时 但是 由于时间的限制 在堆芯换料设计时 但是，由于时间的限制，在堆芯换料设计时 但是，由于时间的限制，在堆芯换料设计时 的安全分析不可
41、能像设计 座新反应堆时 样详 的安全分析不可能像设计一座新反应堆时一样详 的安全分析不可能像设计一座新反应堆时一样详 的安全分析不可能像设计 座新反应堆时 样详 细 在进行换料堆芯安全评价时应采用简化的堆 细 在进行换料堆芯安全评价时应采用简化的堆 细 在进行换料堆芯安全评价时应采用简化的堆 细，在进行换料堆芯安全评价时应采用简化的堆 细，在进行换料堆 安全评价时应采用简化的堆 芯安全性评价方法 芯安全性评价方法 芯安全性评价方法。 芯安全性评价方法。 安全边 方 换 堆芯安全评 “安全边界分析”方法是换料堆芯安全评价 “安全边界分析”方法是换料堆芯安全评价 安全边界分析 方法是换料堆芯安全评
42、价 安全边界分析 方法是换料堆芯安全评价 的基本方法 该方法认为对于给定的事故 当所 的基本方法 该方法认为对于给定的事故 当所 的基本方法，该方法认为对于给定的事故，当所 的基本方法，该方法认为对于给定的事故，当所 有与事故有关的参数都保守地处于 安全分析 有与事故有关的参数都保守地处于FSAR安全分析 有与事故有关的参数都保守地处于FSAR安全分析 有与事故有关的参数都保守地处于FSAR安全分析 有与事故有关的参数都保守地处于 安全分析 所使用的边界限值内时 对于换料堆芯FSAR的结 所使用的边界限值内时 对于换料堆芯FSAR的结 所使用的边界限值内时，对于换料堆芯FSAR的结 所使用的边
43、界限值内时，对于换料堆芯FSAR的结 论是适用的 换料堆芯对于给定事故是安全的 论是适用的 换料堆芯对于给定事故是安全的 论是适用的 换料堆芯对于给定事故是安全的。 论是适用的，换料堆芯对于给定事故是安全的。 ， 29 29换 安全评价由 部分构成 换料安全评价由两部分构成 换料安全评价由两部分构成： 换料安全评价由两部分构成： 换料安全评价由两部分构成 )对换料堆芯的关键安全参数验证 1)对换料堆芯的关键安全参数验证 1)对换料堆芯的关键安全参数验证。 1)对换料堆芯的关键安全参数验证。 )对换料堆 的关键安全参数验证 所谓关键安全参数是指其改变将影响堆芯正常 所谓关键安全参数是指其改变将影
44、响堆芯正常 所谓关键安全参数是指其改变将影响堆芯正常 所谓关键安全参数是指其改变将影响堆芯正常 运行或瞬态特性和事故工况发展后果的堆芯物理和 运行或瞬态特性和事故工况发展后果的堆芯物理和 运行或瞬态特性和事故工况发展后果的堆芯物理和 运行或瞬态特性和事故工况发展后果的堆芯物理和 力参 换 堆芯进行系统 安全评 热工水力参数 需要对换料堆芯进行系统的安全评 热工水力参数 需要对换料堆芯进行系统的安全评 热工水力参数。需要对换料堆芯进行系统的安全评 热工水力参数。需要对换料堆芯进行系统的安全评 价以确认关键安全参数是否被FSAR的限值包络 价以确认关键安全参数是否被FSAR的限值包络 价以确认关键
45、安全参数是否被FSAR的限值包络。 价以确认关键安全参数是否被FSAR的限值包络。 30 30)当关键安全参数超限时 通过附加安全评价或再 2)当关键安全参数超限时 通过附加安全评价或再 2)当关键安全参数超限时 通过附加安全评价或再 2)当关键安全参数超限时，通过附加安全评价或再 ， 确 论响 分析 确认其对事故发展及FSAR中结论的影响 通 分析 确认其对事故发展及FSAR中结论的影响 通 分析，确认其对事故发展及FSAR中结论的影响。通 分析，确认其对事故发展及 中结论的影响。通 过采用 些调整来验证是否能够满足规定的设计准 过采用一些调整来验证是否能够满足规定的设计准 过采用一些调整来
46、验证是否能够满足规定的设计准 过采用 些调整来验证是否能够满足规定的设计准 则和安全准则 则和安全准则 则和安全准则。 则和安全准则。 则和安全准则 如果仍难满足 则必须进行大的改变甚至重新 如果仍难满足 则必须进行大的改变甚至重新 如果仍难满足，则必须进行大的改变甚至重新 如果仍难满足，则必须进行大的改变甚至重新 进行装载方案设计和安全评价 进行装载方案设计和安全评价 进行装载方案设计和安全评价。 进行装载方案设计和安全评价。 行载 方设 评 价 31 31进行换料安全评价主要开展以下方面的工作 进行换料安全评价主要开展以下方面的工作： 进行换料安全评价主要开展以下方面的工作： 进行换料安全
47、评价主要开展以下方面的工作： 包括堆 学 1)通用关键参数的验证 包括堆芯动力学参数验证 1)通用关键参数的验证 包括堆芯动力学参数验证 1)通用关键参数的验证，包括堆芯动力学参数验证 )通用关键参数的验证，包括堆芯动力学参数验证 和堆芯功率能力验证两部分 和堆芯功率能力验证两部分 和堆芯功率能力验证两部分； 和堆芯功率能力验证两部分； 2)特定事故关键安全参数验证 验证受堆芯装载影 2)特定事故关键安全参数验证 验证受堆芯装载影 2)特定事故关键安全参数验证，验证受堆芯装载影 2)特定事故关键安全参数验证，验证受堆芯装载影 响的特定事故 主要是反应性事故 响的特定事故 主要是反应性事故 响的
48、特定事故 主要是反应性事故； 响的特定事故，主要是反应性事故； 特 ， 要是反 ； 3)与超限参数对应的事故再评价或再分析 这些事 3)与超限参数对应的事故再评价或再分析 这些事 3)与超限参数对应的事故再评价或再分析，这些事 3)与超限参数对应的事故再评价或再分析，这些事 故包括 控硼稀释事故 提棒事故 落棒事故 故包括 不可控硼稀释事故 提棒事故 落棒事故 故包括：不可控硼稀释事故、提棒事故、落棒事故、 故包括：不可控硼稀释事故、提棒事故、落棒事故、 故包括 不可控硼稀释事故、提棒事故、落棒事故、 弹棒事故和主蒸汽管道断裂事故 弹棒事故和主蒸汽管道断裂事故 弹棒事故和主蒸汽管道断裂事故。 弹棒事故和主蒸汽管道断裂事故。 32 3233 33
