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高燃耗压水堆堆芯物理特性研究

作　者: 于世和
导　师: 曹欣荣
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 核能科学与工程
关键词: 高燃耗压水堆堆芯性能
分类号: TL351.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 32次
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内容摘要

随着经验的积累和技术发展的进步，压水堆的平均卸料燃耗深度不断的增加。过去的30年燃耗深度增加了一倍。燃耗的增加，使燃料循环成本下降；增加了堆内燃料管理操作灵活性；减少每年排出的乏燃料。但是，高燃耗堆芯中，与安全有关的堆芯物理特性参数可能发生变化，需要对这些参数需要重新进行研究。为研究高燃耗堆芯的性能，本文以秦山二期反应堆作为参考的堆芯。通过对不同富集度下单批次装料堆芯的燃耗计算，建立单批次卸料燃耗与装料富集度的关系。利用线性反应性模型，建立卸料燃耗深度、初始富集度、批料数、循环长度的关系，并分析两种实现高燃耗的方法。以水铀比和富集度为特征变量，分析中子能谱对高燃耗堆芯设计的影响。本文通过改变初始富集度、批料数、循环长度，设计一个高燃耗平衡循环堆芯。用CASMO-4/SIMULATE-3建立堆芯模型，并计算在平均卸料燃耗大于60MWd/kg燃耗深度下与安全有关的堆芯径向功率分布、控制棒价值、硼微分价值、温度系数、停堆深度等堆芯物理特性参数。主要分析这些参数在不同运行状态（温度、毒物、硼浓度等不同）下随着循环燃耗的变化。研究表明，增加换料批数是实现高燃耗最有利的选择；虽然增加水铀比可以增加燃耗深度，但同时循环长度会下降。高燃耗可以通过高富集度、多批次换料和改变装载方案来实现，而且，堆芯分析表明与安全有关的参数都能处于边界限值以内。在高燃耗堆芯中，不论是否有可燃毒物，硬化的中子能谱使慢化剂温度系数绝对值增大，并随着循环燃耗的增加而增加；燃料温度系数变化不显著。在高燃耗情况下，由于硼微分价值和控制棒价值的减小，导致堆芯停堆深度减少。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 引言  10
  1.2 国内外研究状况  10-14
    1.2.1 国内研究状况  10-11
    1.2.2 国外研究状况  11-14
  1.3 本文主要工作  14-16
第2章高燃耗压水堆堆芯设计方法  16-28
  2.1 高燃耗压水堆堆芯建模  16-20
    2.1.1 秦山二期压水堆描述  16-18
    2.1.2 高燃耗堆芯模型建立  18-20
  2.2 多循环燃料管理  20-23
    2.2.1 单批次卸料燃耗与富集度关系  20-22
    2.2.2 平衡循环分析  22-23
  2.3 高燃耗实现方法  23-26
    2.3.1 延长循环长度  24-25
    2.3.2 增加批料数  25-26
  2.4 本章小结  26-28
第3章中子能谱对高燃耗堆芯设计的影响分析  28-44
  3.1 高燃耗下影响中子能谱的因素  28-34
    3.1.1 水铀比对中子能谱的影响  29-30
    3.1.2 富集度对中子能谱的影响  30-31
    3.1.3 中子能谱随燃耗的变化  31-34
  3.2 中子能谱对实现高燃耗的影响  34-37
  3.3 高燃耗下中子能谱对温度系数的影响分析  37-42
  3.4 本章小结  42-44
第4章高燃耗堆芯物理特性  44-66
  4.1 高燃耗堆芯设计  44-50
    4.1.1 反应性控制  44-45
    4.1.2 平衡循环的计算  45-46
    4.1.3 高燃耗堆芯换料方案  46-50
  4.2 高燃耗下堆芯物理特性分析  50-63
    4.2.1 慢化剂温度系数  50-54
    4.2.2 燃料温度系数  54-58
    4.2.3 硼微分价值  58-60
    4.2.4 控制棒价值  60-61
    4.2.5 停堆深度  61-63
  4.3 本章小结  63-66
结论  66-68
参考文献  68-72
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  72-73
致谢  73

高燃耗压水堆堆芯物理特性研究

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