用于芯块－包壳交互作用分析的方法技术

一种用于评价具有反应堆保护系统和多个延长的燃料棒的核堆芯内发生的芯块－包壳交互作用（ＰＣＩ）的方法，每个延长的燃料棒具有被包壳所围绕的燃料，在包壳和燃料之间具有间隙。该方法包括：选择若干个堆芯参数进行分析；在多个状态点对所选参数进行评价；产生基于（至少部分地）状态点的堆芯的运行空间的模型；从模型选择状态点的子集或轨迹，其中当经历预定瞬变值时，模型中状态点轨迹的每个状态点落于反应堆保护系统的运行限制内；以及评价响应于瞬变值的ＰＣＩ的状态点轨迹。以上述方式，发生ＰＣＩ的电势可以被准确地测定，而不需要对堆芯内的每个燃料棒的每个状态点逐个地进行分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及核反应堆内燃料故障的分析，更具体而言，涉及分析情况II事件 中芯块-包壳交互作用(PCI)的方法。
技术介绍
商用轻水核反应堆(LWRs)通常包括多个被分组并作为独立燃料组件被一起保护 起来的圆柱形燃料元件。随后，该燃料组件被以有组织的阵列形式排列形成核反应堆的堆-I-H心。如图1所示，每个核燃料元件或棒2包括包覆在具有第一末端8和第二末端10的 锆合金包壳6内的大量燃料芯块4 (例如，不限于，二氧化铀)。第一和第二末端8、10被所 示的端塞12、14覆盖。通常，压紧弹簧16或其他合适的限制机制通过将芯块4偏向燃料棒 2的底部或第二末端10保持了燃料芯块4的位置。在顶部或第一末端8的附近配置了裂变 气体腔18，在燃料芯块4和包壳6之间呈现相对小或狭窄的间隙20。当燃料4被燃烧时，其 在轴向和径向上膨胀(即，扩展)。上述膨胀在包壳6和燃料4之间开始减小间隙20。最 后，如果燃料4被允许持续膨胀，间隙20会被完全消除(未显示)。由于热膨胀系数不同， 功率上的增加会在包壳6上造成相当大的应力。一旦该应力超过阈值，包壳将断裂，即一种 通常被称作芯块包壳交互作用(PCI)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种评价核反应堆堆芯内芯块－包壳交互作用的方法，所述核反应堆堆芯具有反应堆保护系统，并包括多个延长的燃料棒，所述燃料棒每个包括围绕多个核燃料棒芯块的包壳容腔，有间隔限定于所述核燃料芯块和所述包壳容腔之间，所述反应堆保护系统定义所述堆芯多个参数的若干个运行限制，所述运行限制至少部分地基于所述堆芯的预定的一套技术规范，所述方法包括以下步骤：选择所述堆芯的要被分析的若干个所述参数；在多个状态点评价所选参数，每个所述状态点对应预定堆芯情况的一个预定时间点，其中一组所述状态点定义一个历史点，所述历史点代表所述堆芯的一个或多个所述燃料棒的运行历史；产生至少部分地基于所述状态点的所述堆芯的运行空间的模型；从...

【技术特征摘要】
US 2006-6-6 11/447,357的全部范围及其任何及全部等效范围。权利要求1.一种评价核反应堆堆芯内芯块-包壳交互作用的方法，所述核反应堆堆芯具有反应 堆保护系统，并包括多个延长的燃料棒，所述燃料棒每个包括围绕多个核燃料芯块的包壳 容腔，有间隔限定于所述核燃料芯块和所述包壳容腔之间，所述反应堆保护系统定义所述 堆芯的多个参数的若干个运行限制，所述运行限制至少部分地基于所述堆芯的预定的一套 技术规范，所述方法包括以下步骤选择所述堆芯的要被分析的若干个所述参数；在多个状态点评价所选参数，每个所述状态点对应于预定堆芯情况的一个预定时间 点，其中一组所述状态点定义一个历史点，所述历史点代表所述堆芯的一个或多个所述燃 料棒的运行历史；产生至少部分地基于所述状态点的所述堆芯的运行空间的模型； 从所述模型的所述状态点选择状态点的轨迹，其中当经历预定的瞬变值时，状态点的 所述轨迹的每个所述状态点落于所述反应堆保护系统的运行限制内，状态点的所述轨迹定 义所述堆芯的所述运行空间内的所述状态点的子集，状态点的所述轨迹的选择至少部分地 基于一个或多个所述历史点；针对响应于所述瞬变值的芯块-包壳交互作用，对状态点的所述轨迹进行评价； 提供与所述堆芯的正常运行相关联的状态点以及与情况II事件相关联的状态点作为 所述状态点，以及利用缩减数目的所述正常运行状态点和所述情况II状态点对所述堆芯的所述燃料棒 进行建模和分析，以针对芯块-包壳交互作用准确地评价所述堆芯的所述燃料棒，而不需 要 对所述堆芯的所有所述燃料棒的所有所述状态点进行逐个分析，其中情况II是指涉及到经历不曾预料到的核反应性变化的核反应堆堆芯的情况或环^Ml O2.权利要求1的方法，进一步包括使代表情况II事件的瞬变值作为所述瞬变值。3.权利要求1的方法，进一步包括选择选自包括周期时间、氙分布、控制棒位置以及功 率水平的组中的至少一个参数作为所述参数。4.权利要求3的方法，进一步包括建立一套允许的堆芯运行准则，以规定所述堆芯的安全运行，并避免芯块-包壳交互 作用；选择所述堆芯的若干个燃料棒，所选择的燃料棒对所述运行空间的限制具有控制效 应，以及依照所述准则评价所选择的燃料棒。5.权利要求3的方法，进一步包括作为AXe参数和氙中值参数的函数评价所述堆芯内的氙分布， 其中AXe参数包括分布于所述堆芯上部的氙量减去所述堆芯下部的平均氙量，以及 其中氙中值参数包括高于整个堆芯的平均氙分布的所述堆芯的中间三分之一处的平 均氙分布。6.权利要求1的方法，其中所述反应堆保护系统的运行限制包括正常堆芯运行限制和 情况II瞬变值限制；以及其中产生所述堆芯运行空间的模型的所述步骤进一步包括将所述堆芯运行空间建模作为包括所述多个状态点的坐标网格；选择对所述运行空间的限制具有控制效应的所述坐标网格上的点作为状态点的所述 轨迹，以及针对所述正常堆芯运行限制和针对所述情况II瞬变值限制对位于所述坐标网格上的 所述对所述运行空间的限制具有控制效应的所述坐标网格上的点进行评价。7.权利要求1的方法，其中每个所述历史点包括选自包括局部燃耗、局部功率水平、局 部有效冷间隙宽度以及最大允许功率的组中的至少一个历史参数；以及其中针对每个所述 燃料棒的至少一个功率历史对所述至少一个历史参数进行评价，以产生所述堆芯内每个所 述燃料棒的历史数据。8.权利要求7的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯比阿德，托希欧摩瑞塔，R韦德米利尔，
申请(专利权)人：西屋电气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]