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第9章核燃料管理
第章核燃料管理
9
反响堆核燃料管理的目的?为了经济和平安
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9.1核燃料管理中的根本物理量
一、换料周期与循环长度
两次停堆换料之间的时间间隔称换料周期
反响堆经历了一个换料周期，也就是经历了一个运行循环。
一个运行循环经历的运行时间以等效满功率天〔EFPD)表
示称为循环长度
循环长度的选取直接影响到核电厂的经济性。假设较短，反响堆的初
始剩余反响性可以较小，核燃料的装载量可以较小，这有利于核电厂
的经济性；但循环长度过短将导致频繁停堆换料，燃料的燃耗也达不
到足够的深度，这使经济性下降；世界上大多数压水堆核电厂都取18
个月或1年为换料周期，而且将换料时间取在电力需求相对较低的春
季或秋季。
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二、批料数n和一批换料量N
堆芯燃耗深度与位置有关，中心较深，边缘较浅，换料时实
行分批换料，即只换掉燃耗较深的局部燃料。
批料数n=NT/N，NT为堆内燃料组件总数，N为一批换料量，
即一次换料更换的换料组件数。如秦山核电厂，堆芯共121个
燃料组件，一批换料量为40或41，那么批料数为3，称3批换
料方案,这是目前大局部压水堆核电站采用的换料方案。
三、循环燃耗Bc和卸料燃耗Bd
循环燃耗Bc：堆芯经过一个运行循环后净增燃耗深度。
卸料燃耗Bd：新燃料从进入堆芯〔经假设干个循环
〕到卸出堆芯所到达的燃耗深度。
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9.2核燃料管理的主要任务
9.2核燃料管理的主要任务
管理的核心问题：是如何在保证核电厂平安运行的条件下，使核电厂的单
位能量本钱最低。包括以下两个管理内容。
一、堆芯燃料管理策略及换料方案确定
要决策的变量：
a.批料数n或一批换料量Nb.循环长度T
c.新燃料的富集度εd.循环功率水平p
e.燃料组件在堆芯的装载方案A
f.控制毒物在堆芯的布置和控制方案BP
上述变量之间存在相互影响和耦合的关系，例如各运行循环之间存在
强耦合，因为分批换料方案使燃料在堆芯停留三个循环以上，在选择
变量时，必须进行优化决策处理。
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核燃料管理是一个多变量〔多级循环和空间上多维〕的决策过程，
应用数值方法计算。实际计算，为降低求解的困难，采用脱耦的
方法，即将变量a-f的决策问题分解为对变量a-d和e-f两个相对独立
的决策步骤，分别为：
〔1〕多循环或堆外燃料管理。此步骤主要确定a-c三个
变量，这些变量受燃料在堆芯的空间分布影响较小，可
用“点堆〞模型分析，即将空间效应通过“批〞平均特
性表示，因此此步骤也称为堆外燃料管理。
〔2〕单循环或堆内燃料管理。此步骤主要考虑燃料和毒物的
空间分布影响，而不考虑循环之间的影响，一般通过二维堆芯
分析计算，得到最正确换料方案。
上述两个步骤往往需要迭代，如图9.1
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二、初始堆芯及换料堆芯的核设计
设计方法：先用具有一定精度的计算模型和软件对成百上千个
换料方案进行初选，然后用精确堆芯物理/热工水力模型对所选
方案进行计算评价，得到最终的换料核设计。
最终的换料核设计要提供：
•寿期内各规定时刻
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