压水堆一回路水化学对燃料包壳完整性的影响

At first, Qinshan phase II was designded as the followings: cycle length (280-290EFPD), using AFA 2G fuel assembly in which Zircoloy-4 was used to fabricate the cladding tube. For achieving better performance, Qinshan phase II improved the method of the core and fuel management. According to the new method. A high performance fuel assemblies such as AFA3G was used, in which the cladding tube material was changed to M5 zircoloy, and cycle length was added to about 340EFPD, the u-235 concentration of the fuel was also added to 3.7%. Then the reactor core will undergo 3 to 4 cycles of the mixing core, which is composed of AFA 2G and AFA 3G fuel assemblies. And because the mixing core has a higher excess reactivity, it also requires a higher boron concentration, and adjusted pH value in primary water chemistry control.
通过本文的研究，探索出秦山第二核电厂反应堆在混合堆芯运行期间的一回路水 化学优化控制方法，这对于减轻燃料包壳的腐蚀、防止包壳破损，降低一回路系统辐 射场，确保机组的安全稳定运行着实际意义。
关键词：水化学，燃料包壳，腐蚀，混合堆芯，氧化运行
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ABSTRACT
THE EFFECT OF PRIMARY WATER CHEMISTRY ON THE INTEGRITY OF NUCLEAR FUEL CLADDING TUBE
秦山第二核电厂两台机组原设计燃料循环长度为 280-290EFPD(equal to full power day)，采用包壳材料为 Zr-4 合金的 AFA 2G 燃料组件。为了改善电站经济性， 公司在原先设计方案的基础上实施了混合堆芯及提高燃料富集度的电厂的燃料管理 策略。在新的燃料管理策略下，换料新燃料组件将采用包壳材料为 M5 合金的 AFA 3G 燃料组件，同时 U 235 富集度也从原先设计的 3.25％提高到 3.70％，平衡堆芯循环长 度增加到约 340EFPD。这样秦山第二核电厂的两台机组都将经历由 AFA 2G 和 AFA 3G 燃料组件组成的混合堆芯三～四个燃料循环。在混合堆芯方案实施过程中，由于后备 反应性的增加，反应堆冷却剂硼浓度将会增加，冷却剂的 pH 值控制也将有所不同， 这对一回路水化学控制也提出了新的要求和挑战。
According to property of mixed core, this article research the
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ABSTRACT
coordinate pH control by the boron acid with lithium hydroxide on the basis of performance and mechanism of corrosion of the zirconium alloys. In order to optimize pH management and as possible as decrease the corrosion rate of the primary and fuel cladding. This paper propose a advanced coordinate control program by boron acid with lithium hydroxide when AFA2G and AFA3G assembly was adopted at Qinshan phase II.This article also research the origin of the dissolved oxygen and aggressive impurity base on the corrosion mechanism of the oxygen hydrogen and aggressive impurity on fuel cladding. Put forward the control method for removing dissolved oxygen. Aggressive ion and deposits. And find a optimize range for control of hydrogen.
Through oxygenation operation performance evaluation and trend analysis of previous outage at Qinshan phase II, this article conclude the variation rule of the radioactivity and dose rate and also propose a solution for solving some problems occur during outage which is very difficult to deal with. It was valuable for optimize oxygenation operation and assure a better performance.
本文针对混合堆芯运行期间的特点，从燃料包壳材料锆合金的腐蚀性能和腐蚀机 理着手，研究了一回路冷却剂硼酸和氢氧化锂协调 pH 控制，提出了秦山第二核电厂 在采用 AFA2G 和 AFA3G 燃料组件的混合堆芯期间，对反应堆冷却剂 B-Li 协调控制曲 线进行改进，优化反应堆冷却剂 pH 管理，最大限度地降低一回路系统及燃料包壳的 腐蚀；从氧、氢及侵蚀性杂质离子对燃料包壳的腐蚀机理入手，分析研究了主回路溶 解氧及侵蚀性杂质离子的来源，提出了反应堆冷却剂中溶解氧、侵蚀性杂质离子及沉 积物的控制方法，总结出了反应堆冷却剂中溶解氢的最佳控制范围。
学位论文作者签名：刘新福
日期： 年 月 日
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上海交通大学 硕士学位论文 压水堆一回路水化学对燃料包壳完整性的影响 姓名：刘新福 申请学位级别：硕士 专业：核能与核技术工程 指导教师：张乐福;高明华
20071001
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摘要
Байду номын сангаас
压水堆一回路水化学对燃料包壳完整性的影响
摘要
在反应堆运行期间，燃料元件包壳如果发生腐蚀、表面结垢或破损，都将影响 到机组效率和安全。如果燃料包壳出现破损，有可能导致裂变产物泄漏事故。一回路 水化学控制对燃料包壳的完整性有直接的影响，因此，研究一回路水化学对燃料包壳 的腐蚀行为，并进行正确的化学控制，对减轻燃料包壳的腐蚀、确保其完整性具有十 分重要的意义。
Optimized parameters for primary water chemistry control were proposed after the research, which helped to mitigate corrosion and of cladding tube, to protect cladding tube from cracking. Results also showed that the dose rate was well controlled during refueling outage. The present research has a profound meaning to the operation of the mixed fuel assembly core of Qinshan phase II reactors.
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上海交通大学 学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得 的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或 撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
保密□，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于
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Keywords: water chemistry, fuel cladding, corrosion, mixed fuel assembly core, oxygenation operation
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符号说明
符号说明
RCP: 反应堆冷却剂系统 RRA: 余热排出系统 REA: 反应堆硼和水补给系统 RCV: 化学容积控制系统 PTR: 反应堆换料水池和乏燃料水池的冷却及处理系统 SCC: 应力腐蚀破裂 IGSCC: 晶间应力腐蚀破裂 FSAR: 最终安全分析报告 U1C1: 一号机组第一燃料循环
ABSTRACT
During the operation of a pressurized water reactor power plant, corrosion, cracking and surface deposit of the fuel element cladding tube seriously affect the performance and safety of the reactor. In the case of cracking of cladding tube, leakage of fission products may occur, which may lead to an accident involving release of radioactivity. The integrity of cladding tube is directly affected by the primary water chemistry control, therefore, it is very important to optimize water chemistry control, in order to mitigate the corrosion and maintain the integrity of cladding tube.
本文通过对秦山第二核电厂历次大修停堆氧化运行效果进行比较和趋势分析，从
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摘要
中总结出放射性、剂量率等变化规律。并对前几次换料大修氧化运行过程中遇到问题 或异常现象进行了深入的原因分析，提出了解决的建议，对优化停堆氧化运行过程, 确保停堆氧化运行取得更好的效果,具有一定的实用价值。