核燃料管理与优化-2 PPT
核电厂核燃料ppt介绍原理
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秦山核电厂 15×15－21；外形尺寸为199.3×199.3mm，8层因科镍定位格架。 204根元件棒。 燃料棒长3210mm，活性段长2900mm 包壳直径为10±0.03mm,壁厚0.7±0.04mm,材料为Zr-4。 芯块直径8.43±0.02mm，高度10±0.5mm,双碟形（深度0.35mm）。 铀－5 加浓度为2.40％,2.6725和3.00％。预充压～1.96MPa。燃耗至 30000MWd/tU。 • 大亚湾核电厂 17×17的AFA-2G组件，燃耗为33000MWd/tU。燃料棒直径9.5mm， 长度3859mm。 从2002年使用AFA-3G组件，组件的平均卸料燃耗45000MWd/tU，接 近50000MWd/tU的国际水平。 从AFA-2G至AFA-3G的主要改进是燃料富集度提高至4.45％，采用 Gd2O3-UO2可燃毒物芯块，包壳采用了M-5合金（Zr-1%Nb-0.12%O）, 加大导向管壁厚，降低上下管座的压降，增加3组带有搅混翼的中间跨 距的中间格架，从而提高了包壳管的抗腐蚀、抗辐照、抗弯曲性能和热 工水力裕量。 • 目前法国又有新开发（1999年）的ALLIANCE组件，所有材料（导向 管、包壳管、格架）均用M5合金，燃耗70000MWd/tU。
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表4-1 各种核燃料的性能对比
UO2 U 熔点（℃） 晶体结构 1133 αRT-668 β668774γ774-MP 2865 FCC 2380 FCC 2850 FCC 640 α 2400 1750 1325 FCC 1325 BCC 11.72（RT） UC UN Pu MOX Th+UO2
氮的寄生 俘获 与氧、氢、水作 用 从UO2制得 生物学上有害
U从心部 向边缘迁 移 与空气、水 作用,与钠不 作用 FBR20% PWR35% 易
核燃料循环PPT课件
第五章 核素图和同位素手册
FWHM（60）： 峰康比：64：1 相对效率（60） ：40％
图3 HPGe谱仪60Co能谱图
第五章 核素图和同位素手册
图4 14C标准溶液的液闪谱 图5 90Sr-90Y样品的液闪谱
第五章 核素图和同位素手册
图6 纯化后239Pu 谱图
第五章 核素图和同位素手册
❖ 核燃料循环
核燃料进入反应堆前的制备和在反应堆中燃烧及以后的处理的整 个过程称为核燃料循环。这个过程包括：铀（钍）资源开发、矿 石加工冶炼、铀同位素分离和燃料加工制造，燃料在反应堆中使 用，乏燃料后处理和核废物处理、处置等三大部分。也有一些国 家考虑对乏燃料不进行后处理，或暂不考虑后处理。因此，前者 为闭式核燃料循环（图1-1），后者为开式核燃料循环或一次通过 式核燃料循环（图1-2）。
于1） G3 增殖堆（核燃料转换比大于1）
H．新堆 型开 发阶 段
H1 实验堆 H2 原型堆 H3 商业示范（验证）堆
I1 重水堆，有压力容器式和压力管式之分
I．结构型 式
I2 钠冷快堆，有池式与回路式之分 I3 高温气冷堆，有球床式与柱床式之分 I4 轻水型研究试验堆，有游泳池式、水罐式与
池内罐式之分
479.5 187W 510.6 & 511.0
1460.8 40K
650
600
550
536.7 184Ta 551.5 187W 567.2 583.2 610.5 615.3 618.4 187W 625.5 187W
654.9
685.8 187W
250
200
150
100
50
30.7 179W 58.0 W-K1 & 59.3 W-K2
核能ppt课件
2022/2/25
2022年
3
我国第一颗原子弹爆 炸时的情景
我国第一颗氢弹爆炸 时的情景
2022/2/25
2022年
4
一、核能
2022/2/25
原子核 （正）
质子 （正）
中子 （不带电）
核外电子 （负）
2022年
5
核能： 当原子核发生聚变或者是裂变时会出现质量减 少，根据爱因斯坦的质能方程E=mc2，减少的质 量会转化为能量，因此发生聚变和裂变时释放 出巨大的能量。
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2022年
7
二、裂变
裂变：用高速运动的中子轰击铀核，铀核分裂为多个核， 典型的反应是分为钡和氪，并放出3个中子。
1946-1948年我国物理学 家钱三强夫妇从实验中 观察到铀核的3分裂和4 分裂现象。
2022/2/25
2022年
8
2.链式反应
铀核裂变的时候要放出一些中子，这些中子又可引 起其它的铀235核裂变，就可使裂变反应不断进行下去， 这种反应叫做链式反应。
电能
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2022年
17
核电站：利用核能发电
核反应堆：控制链式反应的速度,能够缓慢、 平稳地释放核能的装置，是核电站的核心
能量转化：核能→内能→机械能→电能
特点：消耗燃料少、废渣少、成本低,特别适 合缺少煤、石油和水力资源的地方
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2022年
18
核反应堆核裂变产生的大量的 核能使水汽化变成水蒸气，水 蒸气带动汽轮机工作，汽轮机 推动发电机发电，实现了核能 向电能的转化。
2022年
27
放射线
α射线：带两个单位正电荷（氦核） β射线：带一个单位负电荷（电子） γ射线：不带电（中子）
核燃料后处理工学 PUREX(课堂PPT)
5.2 共去污-分离循环
(2) 铀、钚分离（1B槽）
9
5.2 共去污-分离循环
(一)过程概述
(2) 1B槽（铀钚分离槽）
➢ 1BX：还原反萃剂 ➢ 1BS：补充萃取剂 ➢ 1BP：水相反萃液 ➢ 1BU：含U有机相
10
5.2 共去污-分离循环
(一) 过程概述 (3) 1C槽
➢ 1CX：铀反萃取剂 ➢ 1CU：含铀水相反萃液 ➢ 1CW：污溶剂
✓ 依据：
• 当1AF料液中锆铌含量比钌多时
✓ 优点：
• 由于采用较高铀浓度的料液而提高了设备的生产能力； • 降低了强放废液1AW的硝酸浓度。
✓ 缺点： • 增加了铀/钚净化循环除钌的负担。
16
5.2 共去污-分离循环
(1) 共萃取共去污(1A) ➢ ③ TBP浓度 ➢ 所处理对象
➢ 高加浓铀燃料元件 • 2%-15%(体积)TBP浓度 ➢ 天然铀及低加浓铀燃料元件 • 30% (20%-40%) (体积)TBP浓度 • 生产能力 • 水力学性能 • 铀/钚和裂片元素分配系数
核燃料化学工艺学
Part Ⅱ 核燃料后处理
第五章 溶剂萃取工艺过程
第十三讲 聂小琴
1
第五章 溶剂萃取工艺过程
5.1 普雷克斯流程概述 5.2 共去污-分离循环 5.3 钚的净化循环 5.4 铀的净化循环
2
5.1 普雷克斯流程概述
普雷克斯 (Purex: Plutonium Uranium Recovery by Extraction—萃取回收铀钚)
13
5.2 共去污-分离循环
(1) 共萃取共去污(1A) ➢ ① 料液铀浓度
✓ 高(生产能力/进料级的铀饱和度) ✓ 太高(粘度/密度/流动性)
第六章-核燃料循环PPT课件
铀矿石
铀矿
.
15
中国第一块铀矿石
.
16
我国的铀资源
中国是铀矿资源不甚丰富
我国铀矿探明储量居世界第10位之后，不能适应 发展核电的长远需要
矿床规模以中小为主
矿石品位偏低
• 一般在千分之一含量就要开采，成本较高 • 开发堆浸、地浸技术，可降低成本
我国逐步发现了花岗岩型38%、火山岩型22% 、砂 岩型19.5%和碳硅泥岩型16%四大类型的铀矿床
• 北方铀矿区以火山岩型、砂岩型为主地浸 • 南方铀矿区以花岗岩型为主堆浸
.
17
我国铀矿分布图
新疆
河北
陕西
云南
江西 浙江 湖南
广西 广东
.
18
我国的铀矿分布
已探明的铀矿
• 大小铀矿床(田)200多个 • 矿床以中小型为主
主要分布
• 江西、广东、湖南、广西，以及新疆、辽宁、云南、河北、内蒙 古、浙江、甘肃等省(区)
铀矿开采与矿冶
铀矿开采 从铀矿中提取、浓缩、纯化精制天然铀产品
铀矿开采
影响铀矿床工业的主要因素
• 矿石品位 • 矿床储量 • 开采条件
普查勘探工作程序
• 区域地质调查、普查和详查、揭露评价、勘探等 • 地形测量、地质填图、原始资料编录等 • 我国需要5年以上的时间
.
11
铀矿地质勘查
野外勘探
遥感合成图
.
铀矿
12
铀矿地质勘探
核工业地质局
核工业总公司
核工业北京地质研究院
.
20
湖南彬州放射性选矿厂
特点
• 中国第一个铀矿 • 选矿厂位于矿附近 • 苏联技术 • 建于1960年 • 磁选分离
核燃料管理与优化-2
• 在安全的基础上，通过堆芯装载方案的优化设计， 达到既满足电站发电计划的需求，又最大程度降 低燃料成本的目的。
1000 1017
2000
912
3000
807
4000
700
5000
594
6000
490
7000
387
8000
287
9000
188
10000 92
10872 10
平衡循环堆芯功率与燃耗分布
•BLX
平衡循环堆芯功率与燃耗分布
•MOL
平衡循环堆芯功率与燃耗分布
•EOL
初始循环富集度的确定
• 通常选择平衡循环燃料富集度作为首循环堆芯的 一种富集度
•循环燃耗随批料数n 的增加而减小
•卸料燃耗随批料数n 的增加而增加。
•连续换料可使卸料 燃耗比一批换料增大 一倍
•3批换料可使卸料燃 耗增大50%
平衡循环特性分析-3
新料富集度固定
• 循环初始剩余反应性随批料数的增加而减少
• 3批换料可使循环初始剩余反应性减少50%
1 n
( 0 Bnc )(0 2B nc ) (0 3 Bnc)
首循环堆芯装载图
•三种燃料富集度
– 1.8% – 2.4% – 3.1%
•←图中数字代表硼硅玻
璃可燃毒物棒根数
平衡循环堆芯装载图
•3批年换料策略 •out-in 方案 •换料燃料富集度
– 3.2%
核污染治理ppt
核污染治理ppt
这是一个关于核污染治理的PPT演示文稿。
幻灯片1：标题
- 核污染治理
幻灯片2：介绍
- 核污染是指核能源产生和使用过程中释放出的有害物质污染环境的问题。
- 核污染对健康和环境造成严重威胁，需要采取有效措施进行治理。
幻灯片3：影响
- 核污染对生态系统和人类健康的影响很大。
- 可能导致疾病发生、环境恶化以及物种灭绝等问题。
幻灯片4：核污染种类
- 辐射污染：核能源的释放会产生辐射，对人体和环境造成危害。
- 核废料污染：核能产生的废料需要妥善处理，否则会造成严重的污染问题。
幻灯片5：核污染治理方法
- 废物处理：开展废物处理工作，确保核能产生的废料得到合理处置，减少对环境的影响。
- 辐射防护：加强辐射防护工作，减少辐射对人体的危害。
- 安全监管：加强核能的安全监管，预防事故的发生，并及时
处理事故后果。
幻灯片6：核污染治理的挑战
- 技术难题：核污染治理需要先进的技术手段和设备。
- 资金问题：核能治理需要大量投入资金，对于一些发展中国家来说存在困难。
- 社会认知：大众对核能治理的认知程度不同，需要加强宣传和教育。
幻灯片7：案例分析
- 核事故后的核污染治理：福岛核事故后的核污染治理工作。
- 核武器开发及废弃物处理：核武器开发产生的核污染及其处理方法。
幻灯片8：结论
- 核污染治理是一个复杂且需要长期关注和努力的任务。
- 需要加强国际合作，共同应对核污染问题。
幻灯片9：致谢
- 感谢大家的聆听。
幻灯片10：提问环节
- 欢迎大家提问和讨论。
《核反应堆物理基础》课件——第六章 核燃料管理
单循环燃料管理：X(i,j)，BP(i,j)和控制运行方案；在对这组变 量进行决策时，需要详细考虑燃料组件和控制毒物在堆芯内的 空间分布。
当得到的解不能满足需求时，则需要调整外部决策变量， 重新进行多循环分析，求出新的值。
• 核电厂堆芯燃料管理的主要任务就是要在满足电力系统的能量需 求的条件下，在电厂设计规范和技术要求的限制下，为核电厂一 系列的运行循环作出其经济安全运行的全部决策。
• 其核心问题就是如何在保证电厂安全运行的条件下，是核电厂的 单位能量成本最低。
8
⑵燃料管理的内容
①堆芯燃料管理策略以及初步换料方案的确定 • 这部分内容主要包括下列决策变量的确定：
5 循反应堆的换料方程：
• 设批反料应 数堆定内义燃为料：组件总数为NT，每次换料更换的燃料组件数为N。则
n NT N
• N则称为一批换料量。 • 在循环长度不变的情况下，提高批料数n，就增加了燃料在堆芯的停
留时间，从而：
• 增加了卸料燃耗深度； • 需要提高新料的富集度。
6
⑶循环燃耗和卸料燃耗
41
堆芯计算模块
截面处理接口程序
• 由组件计算程序产生的各种工况下组件的等效均匀化少群截面数据 库，只能提供离散的有限数量状态下的截面数据。
• 实际运行过程中，反应堆的状态时连续变化的，因此必须通过最小 二乘法拟合处理，将燃料组件的宏观截面与各独立变量的关系用数 值形式表示，使用时通过插值来求得各非参考工况下的截面值。
21
三、外-内换料方案 （一）燃料布置与换料方案 布置方案 • 堆芯由内向外仍然分为若干个区域：
人教版九年级化学上册 燃料的合理利用与开发 教学课件(第2课时)
SO2
NO2
酸雨
化石的燃烧
一、使用燃料对环境的影响
酸雨的成因
二氧化硫和二氧化氮等污染物，与空气中的水蒸气反应生成酸，随雨水降落，形成酸雨。酸雨的pH小于5.6。
一、使用燃料对环境的影响
①影响作物生长和人体健康。 ②腐蚀金属材料及建筑物。 ③破坏土壤、植被、森林。造成水体酸化，严重影响水生动植物的生长。
一、使用燃料对环境的影响
实验室制取氢气：
药品: 锌 和 稀硫酸
发生装置(和制二氧化碳相同)
收集装置
一、使用燃料对环境的影响
一、使用燃料对环境的影响
风 能
太 阳 能
地 热 能
二、能源的利用和开发
核能:由于核动力的燃料是核燃料，相比于 煤或石油的优点是无空气污染，无漏油等问题。它的唯一缺点是存在放射性污染.
A
C
典型例题
3、实验室常用如图7－2－7所示发生装置制备氢气。图7－2－7(1)写出试管中反应的化学方程式：______________________________________。(2)仪器a的名称是___________。实验室可用_____________ 法收集氢气。(3)氢气作为新能源的优点是_______________________写出一点即可，下同)。目前氢能源的大量使用仍存在一定困难，你认为针对氢能源的研究方向是_______________________________________。
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学习目标
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自主学习
要求： 1.认真阅读课本第136—141页，完成学案“自主学习”部分的相关题目。 2. 将相关内容在书本上划线做笔记。 3.任务完成后请举手示意。 4.请在小组内交流展示。
核燃料循环技术的优化与效率提升
核燃料循环技术的优化与效率提升Optimization and Efficiency Enhancement of Nuclear FuelCycle TechnologyThe nuclear fuel cycle, an intricate process involving the mining, refining, use, and disposal of radioactive materials, stands at the heart of sustainable energy production. As the world increasingly turns to nuclear power as a clean and efficient source of energy, optimizing this cycle becomes paramount for maximizing efficiency while minimizing environmental impact.Mining operations form the initial stage in the nuclear fuel cycle. Here, precision and technology converge to extract uranium ore with minimal waste. Advanced geological surveys identify rich deposits, while modern drilling techniques ensure only targeted extraction. This meticulous approach not only enhances yields but also reduces the need for extensive processing later in the cycle. Refining, or milling, transforms raw uranium into usable fuel. Refinery operators must strike a delicate balance between purifying uranium enough to be viable yet retaining enough impurities to prevent criticality accidents. The introduction of automated systems has revolutionized this phase, enhancing purity levels while drastically reducing human error.Once refined, uranium is loaded into reactors where it undergoes fission to generate heat – ultimately convertingwater into steam that powers turbines to generate electricity. Reactor design plays a pivotal role in efficiency; advanced reactor technologies like molten salt reactors promise higher conversion rates and reduced radioactive waste.Spent fuel management poses unique challenges. Radioactive byproducts require careful handling to safeguard public health and protect ecosystems. Advanced reprocessing techniques allow the recovery of unused fissile material from spent fuel, extending its useful life while reducing waste volume. Storage solutions are being continually innovated to provide long-term safety without compromising space utilization.Finally, disposing of high-level radioactive waste remains a pressing issue. Deep geologic repositories offer one potential solution, safely isolating waste far below Earth’s surface. Ongoing research explores innovative materials and methods to further enhance containment integrity over millennia.In conclusion, optimizing the nuclear fuel cycle requires a multifaceted approach, encompassing advancements in mining, refinement, reactor design, spent fuel management, and waste disposal. By harnessing technological innovation and adopting best practices across all stages of the cycle, we can achieve greater efficiencies while safeguarding our planet's future.。
燃料的合理利用与开发PPT课件(10)
化学与生活
生活中如何提高下列物质的燃烧 利用率？ 1、 煤 2、木柴 3、家用天然气、煤气、液化石油气
盘点收获
能量化 的应用
放热、吸热
石油
煤
天然气 能源用途
能源现状
化石燃料
及开发
的利用
燃料 的合 理利 用与 开发
知识检测
1、人类生活需要能量。下列能量转化的例子中不是
因化学变化产生的是( B )
煤的形成 石油和天然气的形成
化石燃料的现状 现在
谈一谈你对化石燃料的状态、组成 及其综合利用的认识。
煤 工业的粮食煤的综合利用
干 馏
（化学变化）
焦炭
煤焦油
粗氨水
煤气
石油 工业的血液
汽油 石
油
航空煤油 的
综
煤油
合 利
用
柴油
石蜡 溶剂油 润滑油 沥青
物理变化
居民 生活用气
发电
化工原料
天然气 的利用
1、结合实验7-3设计不同的实验装置图。
2、化学反应中能量变化在生活生产中的应用有哪些？
3、化石燃料都有哪些？它们是怎样形成的? 变化后的主要成分有哪些？分别有哪些用途？
4、怎样解决将要面临的能源枯竭问题？ 谈谈你的看法。
活动探究一：
结合课本实验7-3，各小组讨论设计不同 的实验装置图
化学方程式： CaO+H2 O
课后调研
了解家庭等使用的燃料的性能、 价格，从资源、环境、经济等方面综 合考虑，写一份调查报告或小论文。
地球天然大宝藏 各种能源都珍藏 燃料能源不再生 无度浪费要遭殃 和谐科学发展观 人类社会万年长
不要在你的智慧中夹杂着傲慢。不要使你的谦虚心缺乏智慧。 志士仁人，无求生以害仁，有杀生以成仁。——《论语·卫灵公》（杀身成仁） 雄心壮志是茫茫黑夜中的北斗星。 当我微笑着说我很好的时候，你应该对我说，安好就好。 时间告诉我，无理取闹的年龄过了，该懂事了。 没有翻不过的高山，没有走不出的沙漠，更没有超越不了的自我。 不患人之不己知，患不知人也。——《论语·学而》 永远不要试图嘲笑那些有缺陷的人。 最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 人而无信，不知其可也。——《论语·为政》 喜欢花的人是会去摘花的，然而爱花的人则会去浇水。 带着知识走向学生，不如带着学生走向知识。——牛传明 阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿 眼中闪烁的泪光，也将化作永不妥协的坚强。 山涧的泉水经过一路曲折,才唱出一支美妙的歌。 与其你去排斥它已成的事实，你不如去接受它。
核反应堆燃料管理
核反应堆燃料管理：对整个核燃料循环提出安全经济的管理策略堆前管理：核燃料的勘探和制造堆内燃料管理：反应堆运行期间的管理堆后管理：燃烧后的乏燃料的处理管理核燃料转换：通过中子俘获，将可裂变核素转换成易裂变核素转换比（CR）：反应堆中每消耗一个易裂变材料原子所产生新的易裂变材料的原子数。
剩余反应性：除去控制毒物，反应堆所具有的初始反应性循环长度：一次装料后，反应堆满功率运行的时间换料周期：反应堆两次停堆换料之间的时间间隔燃耗深度：装入堆芯的单位质量燃料所发出的能量卸料燃耗深度：从堆芯中卸除的燃料所达到的燃耗深度初始循环：反应堆首次启动运行的第一个循环过渡循环：从第二循环开始一直延续到平衡循环为止的循环平衡循环：每个循环的性能参数都保持相同扰动循环：由于燃料棒破损等原因导致平衡循环被破坏，直至新的平衡循环建立前所有循环。
平均卸料燃耗：燃料循环结束后，将要从堆芯中卸掉的燃料组件的末期平均燃耗值。
三步法：将整个种子学计算分为栅元计算，组件计算和堆芯计算两步法：直接由栅元计算到堆芯计算栅元：一般是由燃料芯块，包壳和慢化剂构成的非均匀系统非燃料栅元：常规反应堆中除了燃料栅元以为的其他各种栅元，包括控制棒、可燃毒物、测量导管水洞等栅元单通道模型：将冷却剂通道等效成水力当量直径为De的圆管通道，并对该通道求解质量守恒，能量守恒以及状态方程咬量：限制主调节棒组的最小插入深度的位置慢化剂温度系数：慢化剂平均温度每变化1°C引起的堆芯反应性变化Doppler功率系数：功率每变化额定功率的1%时由于Doppler 效应引起的反应性变化微分硼价值：堆芯单位硼浓度变化引起的反应性变化落棒事故：功率运行时一束或几束控制棒落入堆芯引起功率畸变的瞬态事故提棒事故：在次临界状态和功率运行状态下一束或几束控制棒失控抽搐的事故堆芯换料优化：通过寻求满足约束条件的最优布料方案和可燃毒物布置方案，来达到最安全或最经济的目标。
任务：在多循环燃料管理所确定的燃料管理策略下，在确保核电厂安全运行的前提下，寻求堆内燃料组件和可燃毒物的最优空间布置，以是核燃料循环能量成本最小。
核燃料管理ppt课件
工作范围—燃料运行
• 铀原料：中核集团—原子能公司
– 铀价格上涨制造：中核建中核燃料 元件有限公司
– 技术问题，不符合项，验收
• 驻厂监造：驻厂代表
U3O8 历史价格
140
120
100
80
60
40
20
0
美元/磅
工作范围—燃料储存
• 新燃料接收与储存
– 新燃料间
• 乏燃料池 • 03#厂房管理
工作范围—装换料
• 装换料文件准备
Mar-87 Mar-88 Mar-89 Mar-90 Mar-91 Mar-92 Mar-93 Mar-94 Mar-95 Mar-96 Mar-97 Mar-98 Mar-99 Mar-00 Mar-01 Mar-02 Mar-03 Mar-04 Mar-05 Mar-06 Mar-07
工作范围—燃料制造
• ⅲ）在功率突变或降压过程中，131I、133I、134Cs和137Cs出现 峰值；
• ⅳ）在功率突变时131I活度峰值超过3.7x109Bq/m3；
• ⅴ）在正常运行工况下，循环初和循环未归一化的131I活度 差超过3.7x107Bq/m3；
• ⅵ）WANO燃料可靠性指标FRI大于19Bq/
工作范围—换料设计
• 燃料运行完整性监督
– 在线监督 – 核素取样分析 – 碘分析
• FRI • 碘当量
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– 年换料，卸料燃耗33~38GWd/tU – 18个月换料，卸料燃耗40~45GWd/tU – 美国核管会已于1999年批准提高核燃料燃耗深度的限
值 , 即 从 以 前 规 定 的 限 值 62GWd/tU 放 宽 到 70~75GWd/tU。这样可以大大减少乏燃料的产生量。
固定循环燃耗(长度)
• 新料所需的初始反应性随批料数的增加而增大
• 利用压水堆燃料组件初始反应性与其富集度之间的关系可 估算出核电厂由3批换料改成4批换料时，为保持平衡循环 的循环燃耗不变，需将新料的富集度由3批时的3%提高到 3.5%。
• 与此同时，4批换料的卸料燃耗深度可提高到3批换料时的 4/3倍。
基本物理概念
• 核电厂从建成到退役要经历一系列的运行循环， 按各循环的特性，可分为：
–初始循环（或启动循环） –过渡循环 –平衡循环
• 平衡循环序列在理想情况下是一个无限的循环序 列，在这个循环序列中，每个循环的性能参数 （如循环长度、新料富集度、一批换料量及平均 卸料燃耗等）都保持相同，运行循环进入一个平 衡状态。
0 1453
150 1125
500 1079
1000 1017
2000
912
3000
807
4000
700
5000
594
6000
490
7000
387
8000
287
9000
188
10000 92
10872 10
平衡循环堆芯功率与燃耗分布
•BLX
平衡循环堆芯功率与燃耗分布
•MOL
平衡循环堆芯功率与燃耗分布
fii L
i
线性反应性模型
i(B)0,i iBi
平衡循环特性分析-1
1 n( 0B n c)(0 2B n c) ( 0 3 Bn c ) 0
n批料
循环燃耗与批料数之间的关系
Bnc (n210)n21B1c
卸料燃耗与批料数之间的关系
Bnd nBnc n2n1B1d
新料初始反应性与卸料燃耗间的关系
单循环燃料管理任务
• 确定堆芯初步装（换）料方案
– 初步筛选出一批堆芯装料方案
• 最终换料堆芯的核设计
– 用精确的堆芯物理/热工水力程序对最终换料堆芯进行 全面、精确的设计计算，提供反应堆设计、运行及安 审所需的全部参数
• 换料堆芯的安全评价
– 对有关关键安全参数进行限值检验，对超限的情况， 进行事故再分析或评价
• 循环初始剩余反应性随批料数的增加而减少
• 3批换料可使循环初始剩余反应性减少50%
1 n( 0 B n c) ( 0 2 B n c) ( 0 3 Bn c ) 0
n批料
1 n 0 ( 0 Bn c n)批 (0 料 2B n c) Bn c
剩余反应性减小意味着什么？
平衡循环特性分析-4
•←图中数字代表硼硅玻
璃可燃毒物棒根数
平衡循环堆芯装载图
•3批年换料策略 •out-in 方案 •换料燃料富集度
– 3.2%
2
•三种燃料富集度
– 2.4% – 2.67% – 3.0%
C3-C4
C9
平衡循环
堆 芯 剩 余 反
{ 应
性 m-1循环
{
m循环
L
{
m＋1循环
换料
换料
换料
新料进堆
• 一般认为平衡循环是性能指标最佳的循环方案， 并为燃料管理人员定为目标运行循环
多循环燃料管理任务
反应堆堆芯核设计，需要 • 进行平衡循环性能分析，确定平衡循环方案
– 平衡循环的批料数、循环长度、新料的富集度 • 考虑如何过渡到平衡循环
– 初始循环的燃料装载方案 – 过渡循环的燃料装载方案
一般来说，这属于多循环燃料管理的任务
核燃料管理与优化-2
• 多循环燃料管理
确定最佳各循环的装料策略（外部决策变量）， 包括循环长度、新料富集度、批料数及批料量
• 单循环燃料管理
确定单个循环的堆芯布料方案，包括燃料组件及 可燃毒物的布置
基本物理概念
• 换料周期与循环长度
– 年换料、18、24个月换料
• 批料数和一批换料量
– 3批、4批
0 n2n1Bnd
平衡循环特性分析-2
新料富集度固定
既然批料数增加，可提高卸料燃耗， 目前压水堆为什么不提高批料数？
•循环燃耗随批料数n 的增加而减小
•卸料燃耗随批料数n 的增加而增加。
•连续换料可使卸料 燃耗比一批换料增大 一倍
•3批换料可使卸料燃 耗增大50%
平衡循环特性分析-3
新料富集度固定
•EOL
初始循环富集度的确定
• 通常选择平衡循环燃料富集度作为首循环堆芯的 一种富集度
n个燃料循环
乏燃料出堆
零维模型
• 开展平衡循环性能分析的常用模型
• 空间效应通过“批”平均特性给予极其简单的表
示，而不具体关心组件在堆芯的布置
NT
(Fi Ai ) AR
批料相对功率份额
i1
NT
Fi
i 1
fi
Fi Fi
Pi Pi
i
i
批料反应性
i
Fi Ai Fi
k,i 1 k,i
n
–批料数或一批换料的组件数量 –循环长度 –新料富集度 通常，先通过平衡循环性能分析确定达到平衡循环时的 以上决策参数，然后考虑如何达到平衡循环，在此过程 中，各循环之间存在强烈的耦合关系，为优化决策必须 进行多循环（至少3个循环）分析
首循环堆芯装载图
•三种燃料富集度
– 1.8% – 2.4% – 3.1%
一般来说，这属于单循环燃料管理的任务
燃料管理决策
系统能量需求及约束条件
多循环燃料管理 确定ε、T、n或N
单循环燃料管理 确定换料方案（A、P）、keff、
方案接受？
否
是
结束
调整 决策 变量
多循环燃料管理
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
多循环燃料管理
• 主要是对以下变量进行科学决策：
0,n n210,1
00.1(1.0)
Bnc (n210)n21B1c
平衡循环特性分析-5
固定卸料燃耗
• 为达到相同的卸料燃耗深度，随着批料数的增加，新料 所需的初始反应性（或富集度）可随之减小。
• CANDU的连续换料策略降低了其对燃料富集度的要求
Bnd nB nc n2n1B1d
压 水 堆 平 衡 循 环 性 能 图
平衡循环堆芯装载图
•3批年换料策略 •out-in 方案 •换料燃料富集度
– 3.2%
平衡循环临界硼浓度曲线
临 界 硼 浓p p度m） （
1500 1250 1000
750 500 250
0 0
2000
4000
6000
8000
堆 芯 燃 耗 （ M W d/tU ）
10000
12000
燃耗 临界硼浓度