CN111128419B - 一种核电厂燃料组件完整性判定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于核反应堆放射化学技术领域，具体涉及一种核电厂燃料组件完整性判定方法。对主冷却剂系统取样分析伽马核素浓度数据，包括Xe‑133、Xe‑135；将分析得到的Xe‑133浓度数据除以Xe‑135浓度数据，得到一个比值；将反应堆运行周期内的所有主冷却剂取样分析数据中Xe‑133和Xe‑135的比值按从小到大顺序进行升序排列；将升序排列后的数据进行直线拟合，得到拟合直线公式及其直线斜率；当Xe‑133/Xe‑135比值拟合直线斜率>0.01时，燃料组件发生破损；当Xe‑133/Xe‑135比值拟合直线斜率<0.005时，燃料组件未发生破损。该方法可以快速准确判定燃料组件是否发生破损。
Description
技术领域
本发明属于核反应堆放射化学技术领域，具体涉及一种核电厂燃料组件完整性判定方法。
背景技术
压水堆核电厂燃料组件在运行期间发生破损已是一种常见现象。目前，各核电厂主要基于对一回路冷却剂取样分析γ核素的放射性浓度数据进行处理并结合取样时机组运行状态进行反应堆运行期间燃料组件完整性判定。
1、裂变产物释放机制
在反应堆正常运行期间，当燃料棒包壳发生破裂时，冷却剂能通过包壳缝隙进入燃料中，且裂变产物(比如挥发性明显的惰性气体和放射性碘)将会释放到主系统冷却剂中，导致主系统冷却剂的放射性水平突然升高。因主系统冷却剂运行压力比燃料棒内气体压力高，随着冷却剂通过燃料包壳破口，可能会加剧裂变产物释放。
放射性碘释放同样可能发生在反应堆停堆或功率变化过程中。当燃料棒内的温度通过包壳裂缝降低到饱和状态以下，主系统冷却剂中的液态水会溶解燃料包壳裂缝中的可溶碘，导致“碘峰”现象。此后，富含放射性碘的主系统冷却剂中水会继续残留在燃料包壳缝隙中，并且将会在接下来的反应堆启动过程中释放。
2、燃料组件破损常用方法
燃料组件破损最早的指示是Xe-133活度异常升高。燃料组件刚开始破损时，放射性碘活度变化关联性较小，因为在机组稳定状态下，燃料包壳小的破口或裂缝不会导致可测量的碘浓度发生变化。核电厂一般认为，伴随功率瞬态出现的“碘峰”是出现燃料组件破损的可靠标志，也是核电厂判定燃料组件是否发生破损的常用方法。
3、功率瞬态有无碘峰
某核电厂101、201、301、302、401五个运行循环的燃料组件有破损，在功率瞬态发现明显碘峰。202循环燃料组件有肉眼可见破口，但在功率瞬态时未发现明显碘峰。因此，只要功率瞬态有碘峰，可以认为燃料组件出现破损；功率瞬态无碘峰，燃料组件不一定无破损，要结合其它参数辅助判定。使用电厂常用的燃料组件是否有破损的判定方法有一定缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核电厂燃料组件完整性判定方法，在反应堆正常运行期间可及时准确进行燃料组件完整性判定，并弥补传统燃料组件破损判定方法的缺陷。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种核电厂燃料组件完整性判定方法，对主冷却剂系统取样分析伽马核素浓度数据，包括Xe-133、Xe-135；将分析得到的Xe-133浓度数据除以Xe-135浓度数据，得到一个比值；将反应堆运行周期内的所有主冷却剂取样分析数据中Xe-133和Xe-135的比值按从小到大顺序进行升序排列；将升序排列后的数据进行直线拟合，得到拟合直线公式及其直线斜率；当Xe-133/Xe-135比值拟合直线斜率>0.01时，燃料组件发生破损；当Xe-133/Xe-135比值拟合直线斜率<0.005时，燃料组件未发生破损。
本发明所取得的有益效果为：
该方法可以快速准确判定燃料组件是否发生破损。使用本方法对国内部分核电厂燃料组件完整性进行独立判定，判定结果与各电厂最终给出的燃料组件完整性结论一致；本方法判定出了使用传统方法无法判定的燃料组件完整性情况且能比传统方法更早给出燃料组件完整性结论。国内部分核电厂有破损燃料循环Xe-133/Xe-135比值拟合直线斜率。
国内A核电厂U2C2循环燃料组件在机组大修期间燃料组件外观检查时发现有燃料组件发生破损，但按照传统的燃料组件完整性判定方法时，因没有明显的“碘峰”，无法给出燃料组件是否发生破损的结论。使用本方法可得到Xe-133/Xe-135比值拟合直线斜率为0.0106，符合本方法给定的燃料组件发生破损的条件，判定燃料组件发生破损。
国内A核电厂U3C3循环主冷却剂惰性气体数据出现异常时，放射性碘当量在机组功率瞬态时未出现明显碘峰，使用传统方法无法判定燃料组件是否发生破损。使用本方法得到Xe-133/Xe-135比值拟合直线斜率为0.0402，符合本方法给定的燃料组件发生破损的条件，判定燃料组件发生破损。该循环在本方法给出燃料组件破损结论后第4个月也出现了较为明显的碘峰，使用传统方法也得到了燃料组件发生破损的结论。
国内F核电厂U4C3燃料循环在机组大修下行阶段发现部分惰性气体数据异常，但没有出现碘峰。使用传统方法，无法判定燃料组件是否发生破损。用本方法得到Xe-133/Xe-135比值拟合直线斜率为13.42，符合本方法给定的燃料组件发生破损的条件，判定燃料组件发生破损。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明所述核电厂燃料组件完整性判定方法如下：
对主冷却剂系统取样分析伽马核素浓度数据，包括Xe-133、Xe-135。将分析得到的Xe-133浓度数据除以Xe-135浓度数据，得到一个比值。将反应堆运行周期内的所有主冷却剂取样分析数据中Xe-133和Xe-135的比值按从小到大顺序进行升序排列。将升序排列后的数据进行直线拟合，得到拟合直线公式及其直线斜率。当Xe-133/Xe-135比值拟合直线斜率>0.01时，燃料组件发生破损；当Xe-133/Xe-135比值拟合直线斜率<0.005时，燃料组件未发生破损。
Claims (1)
1.一种核电厂燃料组件完整性判定方法，其特征在于：对主冷却剂系统取样分析伽马核素浓度数据，包括Xe-133、Xe-135；将分析得到的Xe-133浓度数据除以Xe-135浓度数据，得到一个比值；将反应堆运行周期内的所有主冷却剂取样分析数据中Xe-133和Xe-135的比值按从小到大顺序进行升序排列；将升序排列后的数据进行直线拟合，得到拟合直线公式及其直线斜率；当Xe-133/Xe-135比值拟合直线斜率>0.01时，燃料组件发生破损；当Xe-133/Xe-135比值拟合直线斜率<0.005时，燃料组件未发生破损。
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