基于RELWWER程序的WWER型核电厂燃料棒破损分析

裂变产物是一回路冷却剂中放射性核素的重要组成部分,在压水堆核电厂的运行过程中,需对一回路冷却剂进行放射性测量,并根据其中的裂变产物活度监控燃料组件的运行状态。本文通过对比分析RELWWER程序的计算结果和WWER型核电厂一回路冷却剂裂变产物比活度的实测数据,给出了初步判断堆芯中燃料棒的破损情况的方法,可为停堆换料方案的制定提供参考。

燃料组件破损棒自动超声检查系统关键技术研究

燃料组件长期服役过程中,会因为振动、材料老化、强辐照等原因发生破损,这为核电机组安全运行带来隐患,而燃料组件破损自动超声检测系统尚未达到完全国产化。为此,该文从检测理论、探头和采集系统方面讨论了自动超声检测系统中的关键技术,同时对声束传播过程和响应进行了仿真和试验验证。试验结果表明,实际测量结果与理论模型吻合,自主研制的自动超声检查系统可有效分辨燃料组件破损棒。

压水堆完整和破损燃料棒燃料包壳化学相互作用层拉曼特征分析

为研究压水堆完整和破损燃料棒燃料包壳化学相互作用(FCCI)层物相结构组成及影响因素,通过拉曼光谱对燃耗为45 GW·d/tU和41 GW·d/tU的完整和破损燃料棒FCCI层进行了研究分析。结果表明:完整燃料棒形成了周向厚度为14~19μm的FCCI层,主要由两个不同相结构区域组成,分别为靠近包壳界面的单斜和四方相氧化锆混合区域及靠近燃料芯块的四方相区域,在包壳界面附近约7μm范围内,观察到明显的705 cm^(-1)特征峰,该峰的形成源于界面压应力和辐照缺陷的共同作用;破损燃料棒形成了周向厚度为37~61μm的FCCI层,主要由两个不同形貌和相结构区域组成,即靠近包壳界面附近具有多孔、裂纹特征的单斜相氧化锆区域以及靠近燃料芯块的非晶结构区域。对FCCI层相结构的分布及转变影响因素进行了分析讨论,完整燃料棒FCCI层中四方相氧化锆的稳定与界面压应力、中子辐照缺陷和裂变产物作用有关,破损燃料棒FCCI层中单斜相氧化锆的存在则主要来源于应力的弛豫和氧的正常化学计量比。

压水堆不同燃耗完整和破损棒燃料芯块氧化特征拉曼光谱研究

为研究压水堆不同燃耗完整和破损燃料棒燃料芯块氧化过程和物相变化,采用拉曼光谱分析技术对燃耗为14 GW·d·t^(−1)和45 GW·d·t^(−1)的完整燃料棒及燃耗为14 GW·d·t^(−1)和41 GW·d·t^(−1)的破损燃料棒燃料芯块的氧化特征进行了分析。结果表明:14 GW·d·t^(−1)和45 GW·d·t^(−1)的完整燃料棒燃料芯块由UO2、U4O9和U3O8组成,相比于燃料芯块的内部区域,芯块边缘显示出更强的氧化性;14 GW·d·t^(−1)和41 GW·d·t^(−1)破损燃料棒燃料芯块发生了重结构,形成柱状晶粒,主要物相为UO2和U3O8。燃耗的加深和燃料棒的破损均促进了燃料芯块的氧化过程,但并不会改变燃料芯块的主要相结构。

破损燃料棒二次氢化行为观察与分析

燃料棒在堆内运行时,由于初次破口会导致包壳发生二次氢化现象,二次氢化是导致燃料棒发生严重破损的重要因素。针对实际工况下的破损燃料棒,在中国原子能科学研究院燃料与材料检验设施(303热室)上开展了相关辐照后检验,并采用热室金相手段,对燃料棒二次氢化行为进行了观察分析。结果表明:二次氢化破口有明显的氢化肿胀现象;氢化物分阶段从内壁扩散到外壁,并形成“日爆”现象;二次氢化部位芯块温度明显升高,并会导致芯块气孔迁移、芯块晶粒长大、柱状晶生长等现象发生;相比未破损棒,破损棒二次氢化部位水侧氧化膜厚度有增加现象,但仍处于正常范围内。

AFA3G燃料组件拆解修复技术研究

国内压水堆核电厂燃料组件破损率水平较低,但是组件破损情况仍偶有出现,影响堆芯的安全性和经济性,国内对组件的修复经验和数据较少,并且对于高燃耗燃料组件的修复存在空白,论文给出AFA3G燃料组件修复的流程、安全关键考虑因素和部分高燃耗组件更换棒/修复的实践经验,为国内同类型燃料组件修复提供参考价值。