美章網(wǎng) 資料文庫(kù) 核電廠燃料破損探測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用分析范文

核電廠燃料破損探測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用分析范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了核電廠燃料破損探測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用分析參考范文,愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花,激發(fā)您的寫(xiě)作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

核電廠燃料破損探測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用分析

摘要:國(guó)內(nèi)兩臺(tái)核電機(jī)組分別安裝了1套由中國(guó)原子能科學(xué)研究院研制的燃料破損在線探測(cè)系統(tǒng)(FDDS)。通過(guò)FDDS對(duì)兩臺(tái)核電機(jī)組發(fā)生燃料破損時(shí)的連續(xù)監(jiān)測(cè)和分析,表明FDDS在核電廠一回路放射性核素活度濃度在線測(cè)量及燃料破損監(jiān)測(cè)中發(fā)揮了良好的作用,彌補(bǔ)了化學(xué)取樣分析方法的不足。

關(guān)鍵詞:燃料組件;燃料破損;在線監(jiān)測(cè)

核燃料組件中的燃料棒包殼是核電廠防止放射性物質(zhì)外泄的第1道也是最重要的屏障。一旦燃料棒包殼破損,放射性裂變產(chǎn)物就會(huì)釋放到一回路冷卻劑,影響核電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為了掌握和評(píng)價(jià)燃料棒包殼的運(yùn)行工況和完整性,需要機(jī)組在功率運(yùn)行和啟停機(jī)期間,跟蹤監(jiān)測(cè)一回路冷卻劑中燃料破損特征核素及活度濃度水平。目前壓水堆核電廠常用的方法是定期對(duì)一回路冷卻劑取樣進(jìn)行離線實(shí)驗(yàn)室γ能譜測(cè)量(化學(xué)取樣分析)[1]。此方法的不足是取樣間隔長(zhǎng)、數(shù)據(jù)量較少,無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)燃料破損,而且取樣操作人員須承受較大的劑量負(fù)擔(dān)。由中國(guó)原子能科學(xué)研究院研制的燃料破損在線探測(cè)系統(tǒng)(FDDS)克服了化學(xué)取樣分析方法的不足,能自動(dòng)在線測(cè)量一回路冷卻劑中放射性核素的活度濃度變化,連續(xù)監(jiān)測(cè)燃料棒包殼的完整性和運(yùn)行狀態(tài)。本文主要介紹該系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)兩臺(tái)壓水堆核電機(jī)組的應(yīng)用與對(duì)燃料破損監(jiān)測(cè)情況的分析

1FDDS簡(jiǎn)介

FDDS根據(jù)燃料棒包殼發(fā)生破損后,部分裂變氣體及易揮發(fā)性的裂變產(chǎn)物向一回路冷卻劑中釋放的機(jī)制,通過(guò)對(duì)釋放到一回路冷卻劑中的裂變產(chǎn)物種類和放射性活度濃度進(jìn)行在線測(cè)量與分析,來(lái)監(jiān)測(cè)燃料棒包殼是否破損[2]。FDDS由硬件設(shè)備和配套軟件組成。硬件設(shè)備主要是一套具有高分辨率、快速響應(yīng)能力的高純鍺探器測(cè)系統(tǒng),包括γ探頭、γ譜儀、電制冷機(jī)、工控機(jī)、屏蔽體及支架等;配套軟件包括在線監(jiān)測(cè)控制程序、活度歷史分析程序、燃料破損圖1FDDS工作流程示意圖Fig.1SchematicdiagramofFDDS性狀分析程序等。FDDS對(duì)一回路冷卻劑采用非接觸的管外測(cè)量方式,F(xiàn)DDS工作流程如圖1所示。γ探頭對(duì)準(zhǔn)核電廠一回路輔助系統(tǒng)管道,連續(xù)自動(dòng)測(cè)量管道內(nèi)冷卻劑中放射性核素γ射線能譜,測(cè)量信號(hào)被送入γ譜儀進(jìn)行處理,然后通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析與存儲(chǔ),同時(shí)在線監(jiān)測(cè)軟件檢查一些關(guān)鍵特征核素的活度濃度,判斷是否有燃料棒發(fā)生破損。FDDS還可通過(guò)配套分析軟件對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行離線處理,以獲得更準(zhǔn)確的放射性核素活度濃度及燃料棒破損性狀分析結(jié)果。FDDS經(jīng)歷從原理樣機(jī)、試驗(yàn)樣機(jī)到定型產(chǎn)品的多年研發(fā)過(guò)程,在核電廠積累了大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。實(shí)際應(yīng)用表明,F(xiàn)DDS在核素測(cè)量和燃料破損監(jiān)測(cè)中優(yōu)勢(shì)明顯,能有效彌補(bǔ)化學(xué)取樣分析方法的不足。FDDS主要針對(duì)一回路冷卻劑中主要裂變產(chǎn)物特征核素活度濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè),裂變產(chǎn)物核素種類列于表1。FDDS同時(shí)也可對(duì)表中列出的眾多活化、腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行監(jiān)測(cè)。從對(duì)放射性核素活度濃度測(cè)量的角度,F(xiàn)DDS與目前電廠普遍采用的化學(xué)取樣分析方法(γ能譜測(cè)量)相同,但FDDS監(jiān)測(cè)的破損特征核素較化學(xué)取樣分析更全面,這是因?yàn)镕DDS是實(shí)時(shí)在線測(cè)量,可監(jiān)測(cè)到較短壽命放射性核素,如87Kr、89Kr、135Xem、137Xe、138Xe、138Cs、134I,包括幾個(gè)在取樣分析中未測(cè)量的壽命極短的放射性核素(如89Kr、135Xem和137Xe),此外,其他幾個(gè)在放化分析中考慮的短壽命放射性核素(如87Kr、138Xe、138Cs和134I),由于快速衰變的原因,用目前的取樣分析方法,其測(cè)量結(jié)果也易產(chǎn)生較大的誤差。從工作方式上看,取樣分析獲取的是具有時(shí)間間隔的不連續(xù)的γ譜數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)量較少,幾乎不可能抓住燃料破損發(fā)生時(shí)刻。當(dāng)燃料包殼剛發(fā)生破損時(shí),在燃料棒間隙累積的氣態(tài)、易揮發(fā)放射性核素將在較短的時(shí)間內(nèi)釋放,F(xiàn)DDS通過(guò)對(duì)一回路冷卻劑中放射性核素進(jìn)行不間斷的在線監(jiān)測(cè),記錄的譜數(shù)據(jù)文件在時(shí)間上是完全連續(xù)的。因此,F(xiàn)DDS完全能在第一時(shí)間抓住燃料破損發(fā)生的時(shí)刻,而其記錄的連續(xù)譜數(shù)據(jù)文件還可采用配套離線軟件進(jìn)行詳細(xì)分析,得到更精確的放射性核素歷史活度濃度數(shù)據(jù),有利于進(jìn)行破損原因及破損性狀分析。

2FDDS在核電廠應(yīng)用情況

國(guó)內(nèi)壓水堆核電機(jī)組A和機(jī)組B于2016年各安裝了1套FDDS,均取得了良好的應(yīng)用效果。本文研究?jī)蓚€(gè)機(jī)組發(fā)生燃料破損時(shí),F(xiàn)DDS對(duì)個(gè)別氣體核素和易揮發(fā)核素的跟蹤監(jiān)測(cè)情況,以及基于在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)燃料破損狀況的基本分析。

2.1機(jī)組A燃料破損監(jiān)測(cè)與分析裂變氣體核素是燃料棒包殼破損監(jiān)測(cè)的首選,因?yàn)橐坏┤剂习舭鼩こ霈F(xiàn)破損,裂變氣體最易釋放。最好的早期燃料棒包殼破損的指示是一回路冷卻劑中133Xe活度濃度的變化。任何顯著高于正常運(yùn)行時(shí)的本底水平或永久增加的穩(wěn)定水平均應(yīng)被視為可能發(fā)生了燃料破損。圖2a為FDDS對(duì)機(jī)組A一回路冷卻劑中133Xe活度濃度跟隨功率變化連續(xù)監(jiān)測(cè)曲線。由圖2a可知,機(jī)組功率在前期滿功率運(yùn)行一段時(shí)間后停堆,在停堆期間監(jiān)測(cè)到133Xe活度濃度有上升趨勢(shì),于2017年2月2日達(dá)到1930MBq/t,遠(yuǎn)超出了正常運(yùn)行的本底水平,表明可能有燃料棒出現(xiàn)了破損。而在之后功率調(diào)整及啟停堆過(guò)程中,133Xe活度濃度變化尤為復(fù)雜,反復(fù)出現(xiàn)了多次較高的峰值。經(jīng)驗(yàn)表明,燃料棒破損最好的標(biāo)志是在功率調(diào)整期間有131I峰出現(xiàn)[3]。在功率穩(wěn)定時(shí),如果燃料棒缺陷尺寸非常小,一般不會(huì)引起碘活度濃度水平可測(cè)量的變化。而在快速的功率變化后,碘才容易從破口進(jìn)入冷卻劑,因此連續(xù)監(jiān)測(cè)很重要。如圖2b所示,通過(guò)FDDS對(duì)131I的連續(xù)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn),在功率調(diào)整和啟停堆時(shí),131I活度濃度均迅速升高而形成碘峰,這是明顯的堆芯存在破損燃料棒的證明。通過(guò)跟蹤135Xe活度濃度跟隨功率變化曲線,如圖2c所示,可看出135Xe的活度濃度變化趨勢(shì)與133Xe基本相似,只是數(shù)值上少很多。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)1000MW級(jí)壓水堆核電站日常運(yùn)行期間燃料破損的主要判斷依據(jù)[4]:1)一回路冷卻劑中,133Xe活度濃度>1000MBq/t,且133Xe活度濃度/135Xe活度濃度>3,認(rèn)為燃料包殼有破損,破口較小;2)0.9<133Xe活度濃度/135Xe活度濃度<3,認(rèn)為包殼破口尺寸較大。FDDS的監(jiān)測(cè)結(jié)果符合判據(jù)1,評(píng)估認(rèn)為燃料包殼破口尺寸較小。另外,通過(guò)連續(xù)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn),一回路冷卻劑中裂變氣體活度濃度一般隨功率升高而增加;而在功率穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),由于凈化系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行及核素本身的衰變,氣體活度濃度一般會(huì)持續(xù)下降。但在功率調(diào)整時(shí),無(wú)論是功率升高或降低,均可能造成裂變氣體從破口釋放量的突然增加。

2.2機(jī)組B燃料破損監(jiān)測(cè)與分析機(jī)組B的2016年6月一回路冷卻劑化學(xué)取樣結(jié)果顯示,碘和裂變氣體活度濃度均有大幅上漲,初步判斷此時(shí)有燃料棒出現(xiàn)了破損。于是在同年7月該機(jī)組安裝了1套FDDS,對(duì)一回路冷卻劑內(nèi)放射性核素特別是裂變產(chǎn)物核素進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè),及時(shí)掌握燃料包殼破損發(fā)展?fàn)顟B(tài)。圖3為惰性氣體總瞬時(shí)活度濃度(Σgas)和131I當(dāng)量值(131Ieq)的瞬時(shí)活度濃度跟隨機(jī)組功率變化曲線。從圖3可看出,裂變氣體和碘當(dāng)量在FDDS監(jiān)測(cè)初期活度濃度水平較高。在功率穩(wěn)定運(yùn)行后,由于凈化系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行,碘和氣體核素活度濃度皆隨時(shí)間逐漸下降。雖然碘活度濃度持續(xù)降低并維持在一個(gè)較低的水平,但氣體核素在下降過(guò)程中,于2016年12月、2017年3月和5月均出現(xiàn)了數(shù)次較明顯的快速釋放。從監(jiān)測(cè)數(shù)值上看,燃料破損早期131I、133I、133Xe的活度濃度均很高,遠(yuǎn)超過(guò)燃料組件判斷未破損的準(zhǔn)則[5]:131I、133I、133Xe活度濃度分別低于37、370、370MBq/t。根據(jù)2016年8月31日前的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)初步分析:131I/133I的活度濃度比約為0.6,所有裂變產(chǎn)物包括短壽命核素的放射性活度濃度有大的變化,評(píng)估認(rèn)為燃料棒出現(xiàn)了大的缺陷,缺陷狀態(tài)可能是開(kāi)放的小孔或裂紋。圖4a示出了長(zhǎng)壽命核素133Xe和短壽命核素88Kr活度濃度的變化趨勢(shì)對(duì)比,這種對(duì)比體現(xiàn)了缺陷的演變。如果在穩(wěn)態(tài)功率運(yùn)行條件下,133Xe活度濃度的增加伴隨著88Kr活度濃度的增加,那么可能有一個(gè)現(xiàn)有的缺陷在發(fā)展。如果133Xe的活度濃度增加而88Kr的活度濃度接近恒定,那么可假設(shè)發(fā)生了新的破損,或破口的發(fā)展非常緩慢[6]。從圖4a可看出,133Xe、88Kr同時(shí)出現(xiàn)了數(shù)次快速釋放,變化趨勢(shì)相同,表明這可能是一個(gè)現(xiàn)有缺陷狀態(tài)的發(fā)展,而不是出現(xiàn)了新的破口。此外,通過(guò)監(jiān)測(cè)短壽命核素如138Xe和134I的活度濃度變化趨勢(shì),可反映堆芯游離鈾的釋放情況或破損是否惡化。在穩(wěn)定功率下,138Xe和134I活度濃度如果呈現(xiàn)緩慢增長(zhǎng),這是鈾釋放和沉積在堆芯邊界內(nèi)的跡象,而階躍增加通常意味著破口尺寸的突然增加。從圖4b可知,138Xe和134I的活度濃度從早期較高水平降至較低水平后,基本保持穩(wěn)定,略有輕微增長(zhǎng)趨勢(shì),分析認(rèn)為,從燃料包殼出現(xiàn)破損直至本循環(huán)末期破口尺寸無(wú)突然擴(kuò)大的跡象。

2.3停堆后監(jiān)測(cè)1)停堆后碘峰監(jiān)測(cè)機(jī)組停堆后,當(dāng)破損燃料棒內(nèi)的溫度降低到飽和溫度以下,進(jìn)入燃料棒內(nèi)的液態(tài)水會(huì)溶解氣隙內(nèi)的可溶性碘,導(dǎo)致一回路冷卻劑中出現(xiàn)碘峰現(xiàn)象。在機(jī)組大修時(shí),需首先確定停堆后一回路出現(xiàn)碘峰的大小和時(shí)間,為一回路解密封前的凈化時(shí)間提供參考。由于關(guān)系到大修主線,所以對(duì)碘峰的監(jiān)測(cè)十分重要。之前碘峰監(jiān)測(cè)主要依賴化學(xué)取樣分析。由于取樣分析周期長(zhǎng),不能及時(shí)提供數(shù)據(jù)供運(yùn)行人員決策,且取樣頻繁會(huì)給化取人員帶來(lái)較大工作量和劑量負(fù)擔(dān)。核電機(jī)組安裝FDDS后,通過(guò)對(duì)碘同位素活度濃度變化進(jìn)行連續(xù)測(cè)量,可及時(shí)、準(zhǔn)確獲取碘峰出現(xiàn)的時(shí)間和大小,減少化取頻次,提高放化監(jiān)測(cè)工作效率,為大修主線節(jié)省時(shí)間。圖5為機(jī)組B停堆后FDDS碘峰監(jiān)測(cè)曲線。結(jié)果顯示,碘峰出現(xiàn)在機(jī)組停堆后約6h后,對(duì)碘峰的主要貢獻(xiàn)是半衰期較長(zhǎng)的核素131I和133I,各約占總碘活度濃度的71%和26%。2)停堆后銫的監(jiān)測(cè)破損燃料棒的燃耗水平可通過(guò)冷卻劑中134Cs/137Cs活度濃度比來(lái)評(píng)估。由于反應(yīng)堆在穩(wěn)定功率運(yùn)行時(shí),裂變產(chǎn)物中的銫僅有一小部分能釋放到冷卻劑中,所以最好使用功率顯著減少后監(jiān)測(cè)到的銫活度濃度峰值比來(lái)計(jì)算。FDDS對(duì)機(jī)組B停堆后一回路冷卻劑中134Cs、137Cs的活度濃度進(jìn)行了連續(xù)監(jiān)測(cè),如圖6所示,并利用134Cs、137Cs活度濃度峰值比計(jì)算得出破損燃料棒的燃耗,與之后燃料組件啜漏檢查出的破損組件的卸載燃耗相符性較好。

3結(jié)論

1)通過(guò)對(duì)FDDS在國(guó)內(nèi)壓水堆核電機(jī)組的應(yīng)用與對(duì)燃料破損監(jiān)測(cè)情況的分析,表明FDDS在一回路冷卻劑核素在線測(cè)量、燃料組件破損監(jiān)測(cè)以及大修停堆后碘峰和銫的測(cè)量中發(fā)揮了良好作用;2)采用FDDS可大幅降低核電廠化學(xué)取樣分析工作量,彌補(bǔ)現(xiàn)有取樣分析方法的不足,獲取連續(xù)、豐富的放射性核素在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),可為核電廠進(jìn)行燃料組件堆內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)的分析和診斷創(chuàng)造良好的條件。

參考文獻(xiàn):

[1]凌球,郭蘭英,李冬馀.核電站輻射測(cè)量技術(shù)[M].北京:原子能出版社,1998.

[2]陳彭,張應(yīng)超,季松濤,等.核電站燃料棒破損在線探測(cè)系統(tǒng)研制[J].原子能科學(xué)技術(shù),2005,39(增刊):131-135.

[4]李建龍,張文發(fā),徐賢達(dá),等.燃料破損情況下壓水堆一回路冷卻劑外漏源項(xiàng)分析[J].輻射防護(hù)通訊,2015,35(1):15-18

[5]李蘭,楊洪潤(rùn).壓水堆核電廠燃料元件破損診斷方法[J].核動(dòng)力工程,2008,29(4):135-139.

作者:徐西安 季松濤 楊毅 單位:中國(guó)原子能科學(xué)研究院

主站蜘蛛池模板: 我就想添50多的老女人水很多| 男生和女生一起差差差差| 国产精品泄火熟女| 一区二区三区在线看| 日韩人妻无码精品专区| 亚洲天天做日日做天天欢毛片| 精品久久久久久中文字幕大豆网| 国产亚洲美女精品久久久2020| aⅴ在线免费观看| 在线中文字幕不卡| 一个人看的www在线高清小说 | 国产在线精品二区赵丽颖| 2021最新国产成人精品视频| 天天综合视频网| 中国一级毛片录像| 日本久久中文字幕精品| 五月婷婷在线免费观看| 欧美日韩国产一区二区| 亚洲酒色1314狠狠做| 精品国产v无码大片在线看| 国产一级毛片卡| 高潮毛片无遮挡高清免费视频| 国产精品一线二线三线精华液| 91高清完整版在线观看| 天天干天天操天天干| 三级中文字幕永久在线视频| 色婷婷久久综合中文久久蜜桃| 国产欧美国产精品第一区| 2018天天操天天干| 成年在线网站免费观看无广告 | 国产精品香蕉在线一区| a级精品国产片在线观看| 强奷乱码中文字幕| 中文字幕国产一区| 日本xxxx裸体bbbb| 久久午夜夜伦鲁鲁片无码免费| 最新国产乱人伦偷精品免费网站| 亚洲伊人久久大香线蕉啊| 欧美日韩三级在线观看| 亚洲欧美另类中文字幕| 波多野结衣久久高清免费|