格架損傷燃料組件再入堆審評(píng)的思考

1、格架損傷燃料組件再入堆審評(píng)的思考摘要:本文對(duì)嶺澳核電廠和秦山第二核電廠格架損傷燃料組件再入堆的審評(píng)進(jìn)行了探討，根據(jù)相應(yīng)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際國(guó)內(nèi)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，給出了相關(guān)問題的審評(píng)結(jié)論，并對(duì)格架損傷燃料組件再入堆問題進(jìn)行了初步的探討。關(guān)鍵詞:格架損傷燃料組件再入堆2008年12月17日，嶺澳核電廠L206換料大修時(shí)，發(fā)現(xiàn)個(gè)別燃料組件有格架損傷的情況。截至L108換料大修結(jié)束，嶺澳核電廠共發(fā)現(xiàn)20組燃料組件存在不同程度的格架損傷缺陷，上述格架損傷燃料組件和其對(duì)稱位置的70組燃料組件不能進(jìn)入后續(xù)循環(huán)的換料設(shè)計(jì)組件庫，對(duì)機(jī)組后續(xù)循環(huán)的換料設(shè)計(jì)帶來了一定影響。秦山第二核電廠108換料大修水下電視外觀檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)一組

2、燃料組件格架外條帶的三片導(dǎo)向翼脫落。針對(duì)上述情況，大亞灣核電運(yùn)營(yíng)管理有限責(zé)任公司和核電秦山聯(lián)營(yíng)有限公司分別向國(guó)家核安全局申請(qǐng)格架損傷燃料組件再入堆。調(diào)研資料表明法國(guó)EDF和南非以及其他使用AREVA設(shè)計(jì)的燃料組件的國(guó)家均不同程度地發(fā)生了燃料組件格架受損的事件，為使相關(guān)燃料組件能入堆繼續(xù)使用，AREVA還專門制定了格架損傷組件再入堆運(yùn)行準(zhǔn)則1國(guó)內(nèi)外情況介紹根據(jù)美國(guó)PWR機(jī)組2000至2005年的統(tǒng)計(jì)，燃料組件破損的原因主要有:PCI破損、異物磨蝕、腐蝕/結(jié)垢、制造缺陷和格架-燃料棒振動(dòng)腐蝕。根據(jù)EDF關(guān)于燃料組件定位格架受損事件的反饋，引起定位格架損傷的可能原因有以下幾點(diǎn)。燃料組件輻照變形（彎曲

3、和扭轉(zhuǎn)）。換料機(jī)欠載保護(hù)功能缺陷。換料機(jī)吊裝速度大于0.6m/min增加了格架損傷的風(fēng)險(xiǎn)。燃料組件格架破損直接影響到后續(xù)該燃料組件的入堆使用，而且損傷的格架也可能影響燃料包殼完整性和一回路系統(tǒng)和設(shè)備的運(yùn)行。根據(jù)EDF經(jīng)驗(yàn)反饋,EDF從1995年開始使用格架損傷燃料組件,2004年,EDF請(qǐng)AREVA研究制定了格架損傷組件再入堆運(yùn)行準(zhǔn)則,以此甄別可再入堆運(yùn)行的格架損傷組件。AREVA盡管制定了格架損傷燃料組件的入堆準(zhǔn)則，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明在換料期間仍出現(xiàn)了燃料組件格架的損壞。因此相關(guān)準(zhǔn)則的有效性還需進(jìn)一步考證除法國(guó)核電廠之外，關(guān)于燃料組件格架損傷后繼續(xù)入堆使用并沒有其他國(guó)際經(jīng)驗(yàn)。而且法國(guó)電廠的燃料組件

4、格架目前已全部采用新的設(shè)計(jì)，這說明國(guó)內(nèi)相關(guān)核電廠所使用的燃料組件存在一定的缺陷，因此,復(fù)用格架損傷的燃料組件，存在一定安全隱患。L206換料大修發(fā)現(xiàn)燃料組件格架損傷后，AREVA受委托對(duì)嶺澳核電廠的格架損傷燃料組件進(jìn)行評(píng)估，并為嶺澳核電廠制定了格架損傷燃料組件入堆準(zhǔn)則。國(guó)家核安全局對(duì)大亞灣核電運(yùn)營(yíng)管理有限責(zé)任公司和核電秦山聯(lián)營(yíng)有限公司格架損傷燃料組件再入堆申請(qǐng)進(jìn)行了詳細(xì)深入的評(píng)審，雖然審評(píng)者不同意采用AREVA制定的通用的格架損傷燃料組件入堆準(zhǔn)則,但通過工程判斷認(rèn)為其中有些很輕微的定位格架損傷不會(huì)對(duì)燃料組件的機(jī)械性能、堆芯熱工水力設(shè)計(jì)和安全分析等造成顯著影響，限制所有格架損傷燃料組件入堆的要求

5、可能過于嚴(yán)格，可能會(huì)導(dǎo)致核電機(jī)組后續(xù)循環(huán)換料設(shè)計(jì)的困難，可能導(dǎo)致某些關(guān)鍵安全超限，對(duì)核電廠安全運(yùn)行反而不利。在相關(guān)核電廠對(duì)燃料組件機(jī)械設(shè)計(jì)、熱工水力和安全分析、換料設(shè)計(jì)等方面對(duì)受損燃料組件再入堆運(yùn)行的可能影響進(jìn)行了分析和評(píng)估的基礎(chǔ)上，同意格架損傷最輕微的一組燃料組件入堆。但要求相關(guān)核電廠針對(duì)受損燃料組件入堆制定專門的監(jiān)督管理程序，避免在裝卸料過程中由于格架鉤掛造成燃料組件額外的損傷，并且在運(yùn)行過程中應(yīng)注意監(jiān)測(cè)相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)。2格架受損燃料組件再入堆應(yīng)進(jìn)行的分析審評(píng)人員通過對(duì)格架損傷燃料組件再入堆申請(qǐng)的審評(píng)，認(rèn)為制定格架損傷燃料組件入堆的準(zhǔn)則，核電廠需要對(duì)燃料組件至少進(jìn)行以下分析評(píng)估。2.1燃料

6、組件機(jī)械設(shè)計(jì)影響評(píng)估結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證燃料組件格架損傷后，正常運(yùn)行和事故狀態(tài)下的格架強(qiáng)度可能會(huì)受到影響,因此需要對(duì)燃料組件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證和評(píng)估。機(jī)械設(shè)計(jì)論證分析在機(jī)械設(shè)計(jì)驗(yàn)證中，與格架損傷相關(guān)的是格架完整性驗(yàn)證。格架完整性驗(yàn)證的目的有兩個(gè)：一是驗(yàn)證格架能承受非運(yùn)行載荷或運(yùn)行載荷且不會(huì)變形，二是驗(yàn)證格架能對(duì)燃料棒提供足夠的夾持，且燃料棒無超過規(guī)定的振動(dòng)磨蝕。事故分析事故分析的目的是驗(yàn)證在LOCA和SSE同時(shí)發(fā)生時(shí)燃料組件的行為，保證事故時(shí)反應(yīng)堆停閉，即能保證安注系統(tǒng)的正常運(yùn)行和有足夠數(shù)目的控制棒插入堆芯。此外，事故分析還驗(yàn)證事故狀態(tài)下導(dǎo)向管的載荷和格架的載荷2.2熱工水力和安全分析的影響評(píng)估如果格架

7、損傷程度較高，會(huì)直接影響到燃料組件的熱工水力特性，相應(yīng)的分析程序的有效性也會(huì)受到影響。燃料組件格架損傷對(duì)組件流動(dòng)單元的水力流動(dòng)有影響。對(duì)于局部流動(dòng)單元，格架損傷可能使局部的壓降系數(shù)增加或者減小，導(dǎo)致局部以及與其相鄰的流動(dòng)單位的冷卻劑流量變化，影響局部的DNBR值。2.3換料設(shè)計(jì)影響評(píng)估根據(jù)當(dāng)前被采納的堆芯設(shè)計(jì)方法，若格架損傷的燃料組件可以再入堆運(yùn)行,其對(duì)稱位置的3組燃料組件也將被納入換料設(shè)計(jì)時(shí)的可用組件庫內(nèi)，這將有利于換料方案搜索。2.4電廠運(yùn)行影響評(píng)估由于格架損傷燃料組件再入堆會(huì)引入額外的格架鉤掛風(fēng)險(xiǎn)。因此,應(yīng)對(duì)該影響進(jìn)行詳細(xì)的評(píng)估，評(píng)估內(nèi)容包括格架損傷部位，損傷程度等。即使評(píng)估認(rèn)為格架損傷燃料組件再入堆不會(huì)帶來額外的格架鉤掛風(fēng)險(xiǎn),在電廠燃料組件裝載過程中也應(yīng)采取相應(yīng)的措施，如優(yōu)化裝載順序,采用手動(dòng)特殊偏移操作等。3結(jié)語隨著國(guó)內(nèi)運(yùn)行機(jī)組的增多和燃料組件國(guó)產(chǎn)化程度的提高，燃料組件格架損傷的情況不可避免，為充分利用鈾資源，提高燃料組件的利用率，核電廠運(yùn)行單位應(yīng)加強(qiáng)人員培訓(xùn)，制定相應(yīng)的措施盡量避免燃料組件格架損傷，建立并健全應(yīng)急預(yù)案。對(duì)于核電廠實(shí)施燃料組件設(shè)計(jì)改進(jìn)以及提高燃料組件的性能的同時(shí),應(yīng)進(jìn)行全面的論證和評(píng)估，必要時(shí)進(jìn)行隨堆考驗(yàn)，確保燃料組件改進(jìn)的安全。