压水堆乏燃料棒涡流探伤技术研究

针对秦山一期核电站辐照后的乏燃料棒探伤检验,该文在热室中建立了一套可远程控制的涡流实验装置,对乏燃料棒进行了全尺寸涡流探伤;检查发现燃料棒包壳完整,无穿壁性缺陷和内外壁裂纹,仅在外表面出现了一些小的划伤;涡流探伤结果与外观检验结果一致,这是首次在国内热室对全尺寸乏燃料棒进行的涡流探伤工作。

国产压水堆核电站40 GW·d/tU乏燃料棒金相检验

为评价国产燃料棒在较高燃耗水平下的辐照性能,在中国原子能科学研究院燃料与材料检验设施(303热室)对燃耗为40GW·d/tU的国产压水堆核电站乏燃料棒进行了金相检验。检验内容包括芯块宏观与微观组织、包壳水侧腐蚀与氢化物分布、芯块-包壳相互作用状况等。金相检验结果表明:40GW·d/tU燃耗下,芯块未发生明显的轮廓变化,气孔率为3.3%~5.8%,晶粒组织为等轴晶,平均晶粒尺寸为7.2μm;Zr合金最大水侧氧化膜厚度为23μm,氢化物分布和含量正常,最大氢含量约为150μg/g,同时不同部位的包壳氢含量与水侧氧化膜厚度基本呈线性关系,水侧腐蚀处于正常水平;包壳内壁有局部轻微腐蚀,包壳与芯块之间存在间隙,未发生包壳与芯块相互作用情况。

AFA 3G与AFA 2G燃料棒性能分析

阐述了保证燃料棒完整性应遵循的设计准则,给出了分析所采用的计算方法,用COCCINEL程序计算了各种极限燃料棒性能,验证了燃料棒的设计能满足相关准则的要求。

使用大亚湾核电站乏燃料的池式堆概念核设计

计算了使用大亚湾核电站乏燃料的池式堆所需的组件数,分析了135Xe,149Sm和241Pu对反应性的影响及乏燃料冷却时间与循环长度的关系,指出抽掉含钆棒能够增加循环长度。设计了使用大亚湾核电站乏燃料的池式堆堆芯布置方案。从核设计的角度进一步阐明了这种堆型的可实现性。

乏燃料组件燃料棒更换装置抓爪结构的数值分析和试验研究

燃料组件是核电站核反应堆的关键设备之一,涉及燃料组件的维修特别是乏燃料组件破损棒更换维修属于高风险作业。本文主要针对乏燃料组件燃料棒更换装置的核心零件燃料棒抓爪的结构进行研究,通过结构力学分析得到抓爪较优壁厚数值,然后通过有限元计算抓爪的强度固化结构参数,最终进行抓爪试制,并通过抓爪试验台模拟抓爪的实际工况对抓爪进行性能测定,确保抓爪满足使用要求。

压水堆乏燃料元件包壳表面氧化膜厚度测量技术研究

在压水堆中,核燃料元件长期受高温、高压、高辐照等环境影响,其外包壳表面会形成黑色致密氧化膜。氧化膜会降低燃料元件的热交换能力,使燃料性能恶化,影响反应堆安全运行。为完成秦山一期燃料元件辐照后检验工作,首次在国内热室中,运用涡流方法对乏燃料元件进行了全尺寸氧化膜厚度测量研究。该文介绍了在热室中通过远程控制测量装置对秦山一期的8根乏燃料元件进行的涡流氧化膜厚度测量工作,所得测量结果准确度较高,可以认为该方法是研究全尺寸乏燃料元件表面氧化膜厚度的较好方法之一。

压水堆乏燃料单棒冷却液膜流动特性实验研究

为避免在极端事故工况下,乏燃料水池会长期失去补水和冷却,第3代核电站如AP1000和CAP1400,引入了喷淋冷却系统。在喷淋条件下,乏燃料棒上液膜流动特性是影响冷却效果的重要因素,国内外学者还未对其做过详细的研究。本文使用光学法研究了在不同雷诺数(Re)条件下,对单根乏燃料棒进行喷淋冷却所形成的液膜厚度随时间和空间的变化。利用CCD相机采集液膜图像,并经过处理得到了清晰的液膜厚度图像和与图像吻合良好的数据。实验结果表明:当Re为608~7538时,瞬态液膜厚度最大值出现在Re=7085的条件下,其值为2.36 mm;随着Re的增加,时均液膜厚度会随之增加,并且液膜波动的振幅也会随之增加;在沿棒方向上,随着距棒顶距离的增加,液膜厚度会逐渐减小并趋于平稳,并且随着Re的增加,平稳部分会出现在距棒顶更远的位置。对乏燃料单棒冷却液膜流动特性的研究,为确定具有有效冷却能力的最小喷淋流量奠定了基础。

乏燃料组件燃料棒更换抓爪疲劳特性的数值分析和试验研究

本文针对乏燃料组件燃料棒更换抓爪的疲劳特性进行研究,目的在于获得燃料棒抓爪合理可靠的使用寿命。抓爪所用材料属于定制特种材料,为获取不同应力值对应的极限循环次数,拟合出该材料的S-N疲劳特性曲线,本研究中对抓爪所用材料进行了疲劳试验;而后通过ANSYS软件建立抓爪模型并施加载荷。通过S-N疲劳特性曲线数据,对ANSYS进行参数设定,获得抓爪的理论疲劳寿命;通过疲劳试验验证了乏燃料组件燃料棒更换抓爪的使用寿命。

秦山一期核电厂乏燃料棒包壳外表面氧化膜内应力研究

锆合金在压水堆中常用作包壳材料,而包壳的腐蚀限制了燃料的堆内使用寿命。为了增加核燃料的燃耗,有必要研究包壳的腐蚀过程。以秦山一期核电厂乏燃料棒为研究对象,对包壳外表面氧化膜的内应力和物相组成进行分析,对径向氧化膜显微形貌进行观察。结果表明,氧化膜中存在压应力,从燃料棒底端到顶端,应力逐渐减小,当降低到最低值时,应力逐渐稳定下来,最后在气腔处又突然增加;压应力对稳定四方相有着非常重要的作用,随着氧化层中裂纹与孔洞的发展,应力得到释放,氧化膜的物相逐渐转变为单斜相。

某核电厂乏燃料棒公路运输过程中的辐射风险分析

目的本文通过对某核电厂乏燃料运输过程的辐射影响后果分析,给出了运输过程的辐射风险值,提出了乏燃料运输过程中辐射应急建议。方法采用RG1.145提供的大气扩散模型估算潜在运输事故后果,事故期间放射性物质的释放考虑为地面释放,照射途径考虑烟云浸没外照射、吸入内照射和地面沉积外照射。结果经分析估算,乏燃料棒公路运输发生跌落事故时,其辐射风险值最大为2.4×10-5。结论根据事故情景和估算结果,本文提出了相关的应急措施,为乏燃料棒运输的托运人和承运人制定运输应急预案给予指导,提高乏燃料运输的安全性。

乏燃料溶解器燃料棒随机分布建模方法

利用Matlab商用数学软件对乏燃料溶解器中剪切后的燃料段随机分布建立模型,使用蒙特卡罗粒子输运程序MCNP和MONK9a对模型进行验证,并针对不同成分及长度的燃料段进行临界计算,分析随机分布模型的稳定性。