含钆堆芯平衡循环优化技术研究

来源：核动力工程杂志2021年第3期北京时间：

作者：马兹容, 宿 健, 周 胜

摘要：通过对平衡循环燃料管理技术进行分析，确定对钆棒采用两端装UO₂芯块的轴向分区设计并提高UO₂-Gd₂O₃芯块中²³⁵U富集度的优化方法。根据钆棒两端不同长度UO₂芯块对堆芯轴向功率分布的影响初步确定了钆棒两端UO₂芯块的长度，根据UO₂-Gd₂O₃芯块中²³⁵U富集度对燃料经济性和制造的影响初步确定了UO₂-Gd₂O₃芯块中的²³⁵U富集度。分析了钆棒轴向分区和提高UO₂-Gd₂O₃芯块中²³⁵U富集度各自及综合相对于比较基准方案对堆芯功率分布的影响，优化方案相对于比较基准方案在Ⅰ和Ⅱ类反应性事故工况下对安全性的影响，并对优化方案中的UO₂-Gd₂O₃芯块进行了安全验证。研究结果表明，通过在钆棒两端特定区域装载全富集的UO₂芯块，能改善堆芯的轴向功率分布，降低UO₂-Gd₂O₃芯块在Ⅱ类反应性事故工况下的最大线功率密度；优化方案UO₂-Gd₂O₃芯块未超熔化限值且能提高含钆堆芯安全裕量约5.6%；优化技术能为每个含钆堆芯每循环节省燃料费约2300万元。因此，本研究提出的钆棒优化方法能用于大量运行机组的燃料管理改进。

关键词：燃料管理, 可燃毒物, 轴向功率分布