堆芯換料方案

裴洋核能發(fā)電教研室

核反應(yīng)堆物理基礎(chǔ)6.2堆芯換料方案堆芯燃料布置方案及換料方案

2一、均勻換料方案

（一）燃料布置與換料方案燃料布置整個堆芯內(nèi)采用富集度相同的燃料組件。換料方案燃料更換時，整個堆芯一起更換全部的核燃料。

3（二）優(yōu)缺點

優(yōu)點由于堆芯是均勻的，因此中子通量分布可認為是連續(xù)的，無階躍變化。

缺點對于均勻布置方案，其具有以下缺點：堆芯內(nèi)的中子通量分布不均勻性很大，壽期初堆芯的功率因子也很大，限制了堆芯的輸出功率；燃料燃耗不均勻，壽期末換料時，外圍組件的燃耗深度很淺、內(nèi)部組件燃耗深度較大，從而平均卸料燃耗深度也較淺。

4二、內(nèi)-外換料方案（一）燃料布置與換料方案燃料布置堆芯由內(nèi)向外分為三區(qū)，其中：新料裝在最內(nèi)區(qū)；燒過一個循環(huán)的燃料裝在第二區(qū)；燒過兩個循環(huán)的燃料布置在最外區(qū)。

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6換料方案首先將最外區(qū)的燃料去掉；然后將中間兩區(qū)的燃料依次分別移到第二區(qū)和邊緣區(qū)；在中心區(qū)裝上新的核燃料。

7（二）優(yōu)缺點優(yōu)點燃耗比較均勻，相對均勻裝料可取得較高的平均卸料燃耗深度；由于外圍為燒過的核燃料，裂變產(chǎn)物（毒物）較多，中子吸收截面較大，因此中子的泄漏率較低。

8缺點由于堆芯裝的是新的核燃料，從而使得堆芯的中子通量密度更大，堆芯內(nèi)的中子通量分布更加不均勻；壽期初，中心區(qū)域的功率峰因子更大，限制反應(yīng)堆的功率水平；在燃料富集度不同區(qū)域交界處，由于核燃料的燃耗差異較大，使得中子通量分布有階躍的變化，從而功率分布有顯著突變，將導(dǎo)致較大的局部功率峰因子。

9三、外-內(nèi)換料方案（一）燃料布置與換料方案布置方案堆芯由內(nèi)向外仍然分為若干個區(qū)域：最新的核燃料放置在堆芯最靠外的區(qū)域；燃耗深度最大的核燃料放在堆芯最靠內(nèi)的區(qū)域；堆芯由內(nèi)向外，燃料的燃耗深度逐漸減小。

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11（二）換料方案將中心區(qū)域的燃料卸出；把外部組件依次往內(nèi)移動；在最外層裝上最新的核燃料。

12（三）優(yōu)缺點優(yōu)點堆芯中子通量分布較為平坦，功率峰因子較低。相對內(nèi)-外換料方案，其燃耗深度較大。

13缺點新燃料布置在堆芯邊緣，中子泄漏率較大，對壓力容器的輻照加強，使壓力容器的壽命降低。在燃料富集度不同區(qū)域交界處，由于核燃料的燃耗差異較大，使得中子通量分布有階躍的變化，從而功率分布有顯著突變，將導(dǎo)致較大的局部功率峰因子。

14四、外-內(nèi)交替換料方案（一）燃料布置與換料方案布置方案外-內(nèi)交替換料方案是在外-內(nèi)換料方案的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的：堆芯由內(nèi)向外分為若干個區(qū)域；新的核燃料裝在堆芯的外圍；已經(jīng)燒過一個或兩個循環(huán)的核燃料分散交替分布在堆芯內(nèi)層。

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16換料方案將已經(jīng)燒過三個循環(huán)的核燃料卸出堆外；其空出來的位置有堆芯外層已經(jīng)燒過一個循環(huán)的核燃料來填充；新的核燃料裝填在堆芯外層空出來的位置上。

17（二）優(yōu)缺點優(yōu)點展平了堆芯功率分布；由于內(nèi)層燃料的成份差異較小，因此在交界處，中子通量分布的擾動較小，從而降低了局部功率峰因子；每次換料時不必移動堆芯所有的燃料組件，縮短了換料時間，裝卸料較為簡單。缺點由于堆芯邊緣采用新的核燃料，因此中子泄漏率較高，縮短了壓力容器的壽命。

18五、低泄漏換料方案（一）燃料布置與換料方案燃料布置其與外-內(nèi)交替換料方案的差別在于：新燃料組件多數(shù)布置在離開堆芯邊緣、靠近堆芯中心的位置上；將燒過兩個循環(huán)以上、燃耗深度較大的燃料放置在堆芯最外的邊緣上。換料方案其換料方式與外-內(nèi)交替換料方案相同。

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20（二）優(yōu)缺點優(yōu)點減少了中子的泄漏率，提高了中子利用的經(jīng)濟性，從而提高了堆芯的反應(yīng)性，延長了堆芯壽期；低泄漏裝料方案的新燃料的富集度可比外-內(nèi)換料方案減少5%～10%；減少了壓力容器的中子輻照通量，延長了壓力容器的壽命。

21缺點由于新燃料裝在了反應(yīng)堆內(nèi)部，從而使功率峰因子增加。為了抑制功率峰因子，需要采用一定的可燃毒物。其會造成如下影響：1、可燃毒物反應(yīng)性懲罰；

如果可燃毒物布置不當，在壽期末，可燃毒物未能全部燒完，這將減少反應(yīng)堆的剩余反應(yīng)性，從而縮短堆芯的壽期，稱之為可燃毒物反應(yīng)性懲罰。

222、使燃料布置方案設(shè)計更加復(fù)雜。

在傳統(tǒng)換料方案中，除第一循環(huán)外，一般不采用可燃毒物。因而功率峰值將隨燃耗增加而減少。因此在換料