賈文宇

【摘 要】將煤耗信任制作為基礎(chǔ)，使用MCNP5和APOLLO的程序?qū)崿F(xiàn)乏燃料儲(chǔ)存格架中的可溶硼濃度研究種子有效增值因子（Keff）影響，并且分析中子毒物類型與布置方式對(duì)于中子有效增值因子。通過本文的研究結(jié)果表示，格架中的可溶硼濃度變化改變Keff變化速度在富集度不斷升高過程中不斷的緩慢，具備近似線性的改變。格架中的中子毒物之間相互干擾效應(yīng)能夠?qū)Χ疚锞蛺壑辉斐捎绊懀凶佣疚飪r(jià)值和硼不銹鋼（BSS）板間距具備線性關(guān)系。以乏燃料組件之外的中子能譜分子，對(duì)中子毒物布置方案進(jìn)行改進(jìn)，以此使乏燃料儲(chǔ)存系統(tǒng)中的臨界經(jīng)濟(jì)性和安全性得到提高。

【關(guān)鍵詞】煤耗信任制;燃煤儲(chǔ)存格吸收體;臨界安全

中圖分類號(hào)： TL24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）14-0068-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.14.031

Arrangement and Critical Safety Analysis of Absorber of Spent Fuel Storage Framework

Based on Burnup Trust System

JIA Wen-yu

（Zhengzhou branch of China nuclear power engineering co.， LTD.， Zhengzhou Henan 450000， China）

【Abstract】Based on the trust of coal consumption， the soluble boron concentration in spent fuel storage grid was realized by using the program of MCNP5 and APOLLO to study the effect of seed effective value-added factor （Keff）. The effective increment factor of neutron poison type and arrangement for neutrons is analyzed. The results of this paper show that the change of soluble boron concentration in the framework changes the change rate of Keff slowly and has an approximate linear change in the process of increasing enrichment. The mutual interference effect between neutrons in the framework can only affect the poison love， the value of neutrons and boron stainless steel （BSS）.There is a linear relationship between the plates. The neutron poison arrangement scheme is improved by using the neutrons energy spectrum molecules outside the spent fuel assembly， so that the critical economy and safety of the spent fuel storage system can be improved.

【Key words】Coal consumption trust system; Coal-fired storage absorber; Critical safety

將燃煤信任制作為基礎(chǔ)的乏燃料貯存格架臨界安全進(jìn)行分析的主要目的就是對(duì)各個(gè)保守性因素考慮，實(shí)現(xiàn)可裝載乏燃料組件初始燃料與富集度關(guān)系曲線的創(chuàng)建，也就是裝載曲線?，F(xiàn)代非能動(dòng)核電廠使用復(fù)雜控制策略與堆芯設(shè)計(jì)，比如使用機(jī)械補(bǔ)償（MSHIM）運(yùn)行的方式，使用組合可燃毒物等，都會(huì)影響到乏燃料組件燃耗的精準(zhǔn)分析，要充分考慮燃耗信任制技術(shù)。

1 分析方法

本文在分析過程中利用美國(guó)核管會(huì)核安全專用的軟件，也就是SCALE程序包實(shí)現(xiàn)計(jì)算。此程序包通過美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行開發(fā)，主要包括實(shí)現(xiàn)屏蔽計(jì)算與物理計(jì)算等任務(wù)多種程序模塊。本文在計(jì)算過程中利用高自動(dòng)化控制模塊，其主要的功能就是根據(jù)相應(yīng)順序?qū)Ω鱾€(gè)相應(yīng)功能模塊進(jìn)行調(diào)用，利用燃煤信任制技術(shù)計(jì)算乏燃料系統(tǒng)臨界與煤耗。通過ORIGEN-S實(shí)現(xiàn)燃耗計(jì)算，貯存系統(tǒng)臨界分析通過多群蒙特卡洛程序?qū)崿F(xiàn)。

2 組件的計(jì)算模型

在計(jì)算組件煤耗的時(shí)候，能夠以煤耗深度核素密度，利用硬化中子能譜使消耗的125U得到降低，使238U轉(zhuǎn)變成為239U得到提高，在分析臨界安全的過程中，利用保守核素密度實(shí)現(xiàn)。中子能譜和中子吸收體和慢化劑具有密切的關(guān)系。降低慢化劑的慢化能力，能夠提高能譜硬度;增加中子吸收體，能夠增強(qiáng)能譜。中子吸收體指的是燃料棒整體型導(dǎo)向管中控制棒、可燃讀物慢化劑可溶硼。

第三代非能動(dòng)壓水堆核電廠一般利用低泄漏裝載模式與不同時(shí)間段相互交替平衡的循環(huán)燃料管理，燃料組件最高的初始富集度設(shè)置為4.95%，并且具備不同數(shù)量IFBA棒，并且將3.2%富集度芯塊應(yīng)用到活性區(qū)軸向兩端。以不同計(jì)算燃料管理的策略，和乏燃料貯存格架分析，通過平均燃耗42.6GW.d/t（U）成為初始富集度乏燃料組件在儲(chǔ)存格架燃耗限制存儲(chǔ)。

和各個(gè)中子能譜硬化因子進(jìn)行全面考慮，使用乏燃料組件成為乏燃料格架臨界設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)組件。在計(jì)算煤耗的過程中，設(shè)置慢化劑溫度為323.37℃，設(shè)計(jì)熱功率為3400MW，相應(yīng)密度設(shè)計(jì)為0.6709g/cm3，硼濃度設(shè)置為10-3，一直插入控制棒[1]。

3 臨界安全分析

3.1 乏燃料貯存格架

乏燃料貯存格架，乏燃料貯存格架為9*9的格架，本文分析貯存格架是在乏燃料貯存水池區(qū)中存儲(chǔ)，使用MCNP5程序創(chuàng)建儲(chǔ)存格架臨界安全分析模型，徑向使用全反射邊界條件，格架的中心距離設(shè)置為23.8cm，單塊BSS中子毒物厚度設(shè)置為0.3cm，硼不銹鋼板板中的天然硼含量設(shè)置為1.7%。假如在常壓常溫中，然里啊儲(chǔ)存格局在新型燃料組件中貯存，慢化劑逐漸把其淹沒。

3.2 乏燃料貯存池

乏燃料水池能夠?qū)Ψθ剂腺A存提供空間，水池的深度設(shè)置為12.95m，通過混凝土填充結(jié)構(gòu)模塊構(gòu)成，乏燃料水池在設(shè)計(jì)過程中使用不銹鋼鋼復(fù)面。一般池水中的硼質(zhì)量分?jǐn)?shù)設(shè)置為0.0027%，乏燃料貯存格架能夠?qū)Ω哳A(yù)期富集度進(jìn)行存儲(chǔ)。乏燃料貯存各家在乏燃料水池中放置，各個(gè)貯存小室之間利用小室全長(zhǎng)中的不同標(biāo)高支撐進(jìn)行連接，并且在底部厚底板中進(jìn)行連接，不連接水池結(jié)構(gòu)。乏燃料組件在高密度乏燃料貯存格架中貯存，格架匯總的吸收材料能夠?qū)ψ銐虼闻R界安全裕度進(jìn)行保證。

3.3 可溶酶對(duì)Keff影響

通過以上模型對(duì)乏燃料貯存水池Keff在可溶硼濃度改變進(jìn)行計(jì)算，在可溶硼鵬濃度處于500*10-6范圍中，兩者逐漸出現(xiàn)近似二次衰減關(guān)系。針對(duì)不同富集度E與燃耗乏燃料，反應(yīng)性Keff根據(jù)硼濃度B變化的關(guān)系式為：

keff=a*B2+b*B+c

其中a、b與c都是和燃料富集度有關(guān)系的常數(shù)，其和富集度E的關(guān)系為：

a=-7.21*10-7*E+5.73*10-8

b=-1.907*10-3*E+5.73*10-4

c=-5981*E3-772*E2+38.875+0.4672

以此表示，keff和可溶硼濃度具備二次衰減的關(guān)系，衰減速度和燃料富集度具有密切的關(guān)系。通過以上公式可以看出來，因?yàn)閍值比較小，在處于低可溶硼濃度過程中，表示可溶硼濃度和keff為線性關(guān)系。

3.4 中子毒物布置的影響

保證單一格架中子毒物材料縱梁與格架節(jié)距不發(fā)生變化，使相同數(shù)量BBS材料設(shè)置成為和CPR機(jī)組反應(yīng)堆控制棒結(jié)構(gòu)相同，keff在吸收體布置方式改變，燃料中子能譜會(huì)對(duì)格架中BSS板布置方式造成影響，對(duì)于keff造成較大的影響。在燃料組件中子能譜增強(qiáng)的過程中，此種影響效果也在不斷地加強(qiáng)，格架BSS中子毒物也會(huì)影響到keff。所以，在格架設(shè)計(jì)過程中，要對(duì)中子吸收與中子隔斷兩個(gè)作用進(jìn)行全面考慮。

3.5 中子毒物價(jià)值

控制棒價(jià)值和其處于的中子通量密度平方具有正比關(guān)系，所以在設(shè)計(jì)格架過程中，中子毒物相互干擾效應(yīng)就是對(duì)其價(jià)值影響的主要因素。在布置中子毒物的過程中，研究keff影響。另外，保證小室節(jié)距保持在23.8cm中，對(duì)BSS板布置位置進(jìn)行調(diào)整。保證小室寬度設(shè)置為22.2cm，對(duì)小室中心距進(jìn)行調(diào)整。BBS板距組件的中心距離設(shè)置為22.2-23.4cm，小室節(jié)距設(shè)置為23.4cm-24.6cm之間改變，keff具備線性變化[2]。

4 結(jié)束語

本文將某核電站二期乏池可溶硼濃度和中子毒物實(shí)現(xiàn)研究，通過研究結(jié)果表示，可溶硼濃度和反應(yīng)性變化具備近近似線性的關(guān)系。格架中的中子毒物相互干涉效應(yīng)是對(duì)中子毒物價(jià)值影響的主要原因，種中子毒物價(jià)值和距離具備線性變化關(guān)系。在結(jié)局設(shè)置為23.8cm的時(shí)候，BSS板間距增加0.2cm，增加總價(jià)值470*10-5。

【參考文獻(xiàn)】

[1]肖盾，于濤，謝金森，et al.乏燃料貯存燃耗信任制計(jì)算的敏感元素分析[J].核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)，2016，36（2）：184-188.

[2]張佳，于濤，謝金森，et al.AP1000乏燃料池臨界安全及影響因素初步研究[J].南華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，30（1）：335.