压水堆核电站燃料管理、燃料制造与燃料运行PDF电子书下载

绪论 1

第一篇 压水堆核电站的核燃料管理 5

第1章　核燃料循环 7

1.1 核燃料循环的前端 7

1.1.1　铀的开采和提炼 7

1.1.2　铀的转化 8

1.1.3　铀的浓缩 8

1.1.4　核燃料的制造 9

1.1.5　核燃料前段产生的废物 9

1.2　核燃料循环的中段（运行中的燃料） 11

1.3　核燃料循环的后端 12

1.3.1 乏燃料的运输和中间储存 12

1.3.2　后处理及废物管理 12

1.3.3　乏燃料的封装 13

1.3.4　废物的最终处置 13

1.3.5　钚及铀的再循环 14

1.4　CANDU型重水堆燃料循环 14

第2章　压水堆核电站的核燃料管理实例 16

2.1　美国压水堆核电站的基本情况及核燃料管理 16

2.2　法国压水堆核电站的核燃料管理 17

2.2.1　法国的核电站 17

2.2.2　法国的核燃料 20

2.2.3　法国核电站堆内燃料管理 22

2.3　南非核电站的核燃料管理 27

2.3.1　南非的核电站 27

2.3.2　南非的核燃料管理 27

2.4　比利时核电站及燃料管理 28

2.5　韩国压水堆核电站及核燃料管理 30

2.6 日本的核电站及核燃料管理 32

2.6.1　日本核电站概况 32

2.6.2 日本核电站的运行 35

2.6.3 日本的核燃料工业 36

2.6.4 日本的核燃料管理 36

2.7 中国台湾省压水堆核电站的核燃料管理 37

第3章　压水堆核电站的核燃料管理原理与方法 39

3.1　核燃料管理的过程 39

3.1.1　浓缩铀和零部件采购 39

3.1.2　燃料组件的采购 39

3.1.3　燃料组件制造 39

3.1.4　换料设计 39

3.1.5　堆芯核燃料起运与装载 40

3.2　换料堆芯设计过程、内容与方法 40

3.2.1　燃料管理设计概述 40

3.2.2　换料设计过程 41

3.2.3　堆芯核设计 42

3.2.4　堆芯热工水力设计 53

3.3　换料安全评价方法 65

3.3.1　概述 65

3.3.2　通用关键安全参数 67

3.3.3　堆芯功率能力验证 68

3.3.4　特定事故关键安全参数 73

3.3.5　参数超限后的再评价和再分析 78

3.3.6　换料安全分析检查表 78

第4章　大亚湾核电站的燃料管理 79

4.1 核燃料供应国产化和核燃料管理国内自主化 79

4.1.1　概述 79

4.1.2　核燃料组件供应国产化 81

4.1.3　燃料管理国内自主化 83

4.2　大亚湾核电站的燃料管理改进 86

4.2.1　功率象限倾斜抑制 86

4.2.2　安注浓硼系统改进 94

4.2.3　提高燃料富集度 102

4.3　18个月换料模式 108

4.3.1　可行性研究 108

4.3.2　18个月换料必须采用的新设计技术和新燃料组件 113

4.3.3　新燃料组件选则和使用要求 113

4.3.4　AFA-3G燃料组件 114

4.3.5　18个月换料燃料管理方案的确定 116

4.3.6　堆芯核设计和功率能力分析 121

4.3.7　关键安全参数 124

4.3.8 WRB-A和FC-2000 CHF关系式 127

4.3.9 用统计法（MSG）确定DNBR设计限值 137

4.3.10 DRM和LOCA分析 146

4.3.11　事故分析及安全裕量 152

4.3.12　PCI分析 156

4.3.13　长期低功率运行模式 181

4.3.14　提高核燃料的燃耗限值 184

4.3.15　高燃耗下的弹棒事故分析 185

4.3.16　运行图和保护图 190

4.4　延伸运行模式 192

4.4.1　延伸运行的概述 192

4.4.2　延伸运行的目的 192

4.4.3　延伸运行的原理 193

4.4.4　延伸运行的特点、物理现象和限制条件 193

4.4.5　延伸运行的安全分析基础 194

4.4.6　延伸运行期间修改的参数 196

4.4.7　延伸运行实施的准备 198

4.4.8　延伸运行的实施 200

4.4.9　延伸运行的验证和评价 201

4.4.10　结论 207

4.5　P+3先导组件项目 207

4.5.1 背景 207

4.5.2 引进Performance+3先导组件的目的 208

4.5.3　Performance+3的主要特点和技术评价 208

4.5.4　大亚湾核电站引入P＋先导组件实施方案 213

4.5.5　风险评价 214

4.5.6　结论及总体进度 219

4.6　24个月换料模式 219

第5章　岭澳核电站的核燃料管理 220

5.1　混合堆芯和提高燃料富集度 220

5.1.1　岭澳核电站投产初期燃料管理基本特点 220

5.1.2　岭澳核电站第二循环以后燃料管理面临的问题 220

5.1.3 岭澳核电站混合核燃料堆芯与提升燃料富集度项目论证 221

5.1.4　项目的实施 225

5.1.5　经济性分析 225

5.1.6　结论 225

5.2　换料设计经验 226

5.2.1　象限功率倾斜超差及对策 226

5.2.2　1号机组第三循环换料设计改进 227

5.3　延伸运行 228

5.3.1　背景 228

5.3.2　项目分析论证 229

5.3.3　仪表与控制准备 229

5.3.4　运行准备 229

5.3.5　执照申请 230

5.3.6　其他方面 230

5.4　先进燃料管理 230

5.4.1 背景与目的 230

5.4.2　岭澳核电站先进燃料管理的策略 231

5.4.3　燃料管理改进的重要前提条件 232

5.4.4　岭澳核电站先进燃料管理过渡的特点 232

5.4.5　岭澳核电站先进燃料管理的策略分析 233

5.4.6 岭澳核电站先进燃料管理采用的新技术、新程序和全M5 AFA-3G评价 236

5.4.7　岭澳核电站先进燃料管理的经济分析 246

5.4.8　岭澳核电站先进燃料管理最终策略的综合分析 248

5.4.9　岭澳核电站1/4年度换料的燃料管理计算的分析 253

5.4.10　结论 256

5.5　岭澳二期核电站的燃料管理改进 259

5.5.1　大亚湾核电站和岭澳核电站的经验反馈 259

5.5.2　模拟堆芯设计和安全裕量评价 261

第二篇 压水堆核电站的核燃料组件的生产 273

第6章　UF6的转换和UO2粉末的制造 275

6.1 ADU工艺 275

6.1.1　UF6的汽化和水解 275

6.1.2 ADU沉淀 276

6.1.3　ADU浆体的过滤、洗涤和干燥 276

6.1.4 ADU的热解、还原、脱氟 276

6.1.5 UO2粉末稳定化、筛分和均匀化 276

6.1.6　返料UO2粉末制备 277

6.2　IDR工艺 278

6.3　AUC工艺 278

6.4　UO2粉末的重要性能参数 279

第7章　UO2芯块的制造 280

7.1　UO2芯块的主要工艺 280

7.2　陶瓷UO2芯块 280

7.2.1　混料 281

7.2.2　制粒 281

7.2.3　压制生坯芯块 282

7.2.4　烧结 282

7.2.5　磨削 283

7.2.6　外观检查 283

7.3　含钆UO2芯块 284

7.3.1 含钆UO2芯块的主要用途 284

7.3.2　含钆UO2芯块的生产工艺 284

第8章　燃料组件的零部件及其加工 285

8.1　上管座部件 285

8.2　下管座部件 286

8.3　定位格架 286

8.3.1　双金属格架 288

8.3.2　跨间搅混格架 291

8.3.3　镍基合金格架 292

第9章　燃料棒的制造 294

9.1　概述 294

9.2　UO2芯块燃料棒 294

9.2.1　燃料棒标识 294

9.2.2　零部件清洗 295

9.2.3　下端塞的环焊 295

9.2.4　下端塞环焊缝X射线检查 298

9.2.5　填装UO2芯块、压紧弹簧 299

9.2.6　上端塞的环焊和堵孔焊 300

9.2.7 上端塞环焊缝及堵孔焊点X射线检查 302

9.2.8　燃料棒的无损检查 302

9.2.9　燃料棒的最终尺寸、外观检查 303

9.2.10　燃料棒的搬运和储存 304

9.3　含钆UO2芯块燃料棒 304

第10章　燃料组件组装 306

10.1　导向管部件组装焊接 306

10.1.1　焊端塞 306

10.1.2　焊套管 307

10.1.3　导向管部件检查 307

10.1.4　导向管部件分组 308

10.1.5 AFA-3G导向管部件 308

10.2　骨架组焊 309

10.2.1　工艺过程简介 309

10.2.2　骨架检验 311

10.2.3 AFA-3G燃料组件骨架 312

10.3　燃料盒中预装燃料棒 312

10.4　燃料组件组装 312

10.4.1　组装前的准备 312

10.4.2　组装燃料棒 313

10.5　燃料组件清洗 313

10.6　燃料组件检查 313

10.6.1　组装过程中的检查 313

10.6.2　燃料组件最终检查 314

第11章　燃料组件吊运、储存与运输 317

11.1　燃料组件吊运 317

11.1.1　操作中的规定 317

11.1.2　对操作燃料组件的要求 317

11.1.3　操作中的一般注意事项 318

11.2　燃料组件储存 319

11.3　燃料组件运输 319

第三篇　压水堆核电站的核燃料运行 323

第12章　国外压水堆核电站的核燃料运行 325

12.1　法国核燃料的运行 325

12.2　美国核燃料的运行 326

12.3　典型燃料事件 326

12.3.1　控制棒下插异常 326

12.3.2　燃料棒流致振动磨损问题 326

12.3.3　腐蚀产物在燃料棒上沉积引起的问题 334

12.3.4　匈牙利燃料组件化学清洗破损事件 339

12.3.5　法国Dampierre 4机组装错燃料事件及其后果分析 343

12.3.6 比利时TIHANGE 1 AFA-2GE燃料破损事件 355

12.4 WANO和INPO的经验反馈 355

12.4.1　设计变更管理 355

12.4.2　水化学规范 356

12.4.3　和供应商的关系 356

12.4.4　预测不足 357

12.5　燃料包壳完整性的评价方法 357

12.5.1　燃料包壳完整性评价概述 357

12.5.2　燃料包壳完整性评价方法 357

12.5.3　燃料包壳破损原因分析 362

12.5.4　破损燃料组件处理政策 363

12.5.5　燃料破损行动计划 364

第13章　大亚湾核电站的核燃料运行 370

13.1　核燃料运行概况 370

13.2　大亚湾核电站1号机组燃料组件使用情况 371

13.3　燃料破损及其检查 372

13.3.1　在线啜漏试验 372

13.3.2　离线啜漏试验 372

13.3.3　1号机组第十循环燃料组件破损 373

13.4　燃料组件装卸过程摩擦事件 374

13.4.1 事件过程 374

13.4.2　事件分析 375

13.4.3　对安全的影响 376

13.5　燃料组件YQ00X9严重变形事件 376

13.5.1 事件过程 376

13.5.2　初步应力释放 376

13.5.3　变形组件处理方案 376

13.6　燃料组件外观与变形检查 380

13.6.1 AFA-2G燃料组件检查 380

13.6.2 AFA-3G先导组件检查 380

13.7　大亚湾核电站YQ010G跌落燃料组件检查 382

13.8　功率象限倾斜 386

13.8.1　功率象限倾斜的现象 386

13.8.2　象限功率倾斜超差风险 388

13.8.3　功率象限倾斜的运行规定 388

13.8.4　发生象限功率倾斜的主要原因 390

13.8.5　象限功率倾斜的处理及抑制方法 390

13.8.6　经验反馈 391

13.9　轴向功率偏差及其控制 391

13.9.1 引言 391

13.9.2 降功率期间影响△Ⅰ的原因 392

13.9.3 降功率期间△Ⅰ控制策略以及模拟计算 396

13.9.4 岭澳核电站U2C2循环初轴向功率偏差的模拟 398

13.9.5　结论 400

13.10　慢化剂温度系数及其对运行的影响 400

13.10.1 岭澳核电站U2C2循环初启动期间慢化剂温度系数为正的处理 400

13.10.2 岭澳核电站U1C3的正慢化剂温度系数问题 401

13.11　启动物理试验结果及其偏差分析 402

13.11.1　控制棒价值偏差分析 402

13.11.2　经验反馈 403

13.12　堆芯出口热电偶温度指示超差 403

13.12.1　背景 403

13.12.2　对安全的影响 404

13.12.3　原因分析及结果 404

13.12.4　短期问题的解决 405

13.12.5　长期问题的解决 407

13.12.6　经验反馈 407

13.12.7　关于计算的合理性 408

13.13　启动物理试验核功率与热功率过大偏差 408

13.13.1　大亚湾核电站U2C10在30%FP试验台阶功率偏差的运行事件 408

13.14　初始燃料循环硼浓度过高及水化学问题 409

13.14.1 U2C11的换料设计特点 409

13.14.2　一回路水化学技术导则的要求 410

13.14.3　启动物理试验中的控制 410

13.14.4　U2C11换料设计 410

13.14.5 U2C11水化学参数超出技术规范的讨论 411

13.14.6　改进行动 412

13.14.7　结论 412

13.15　紧急换料设计 412

13.15.1　U2C3紧急换料设计 412

13.15.2　U2C11紧急换料设计 412

13.15.3　U1C11紧急换料设计预案 414

13.16　落棒时间超差 415

13.16.1 18个月换料落棒时间超差事件 415

13.16.2　国外经验 415

13.16.3　DNMC对大亚湾核电站落棒事件风险分析 417

13.16.4　行动对策 417

13.17　延伸运行的实施 418

13.17.1　首次延伸运行 418

13.17.2　第二次延伸运行 418

第14章　岭澳核电站的核燃料运行 420

14.1　核燃料运行事件 420

14.1.1　岭澳核电站1号机组第二次大修燃料摩擦事件 420

14.1.2　岭澳核电站1号机组燃料组件外观及变形检查 422

14.2　混合堆芯及提高核燃料富集度运行 424

14.2.1 背景 424

14.2.2 岭澳核电站混合核燃料堆芯与提升燃料富集度项目论证 425

14.2.3　项目的执照申请 427

14.2.4　项目的现场实施 427

14.2.5　改进后鉴定试验结果评述 428

14.2.6　结论 431

14.3　岭澳核电站先进燃料管理（1/4换料）运行 432

14.3.1　总体情况 432

14.3.2　岭澳核电站1号机组第六循环运行 432

14.3.3　岭澳核电站2号机组第六循环运行 433

14.3.4　岭澳核电站1号机组第七循环运行 434

参考文献 434

致谢 437