燃料棒当量氢控制是嘛

燃料棒当量氢控制

1引言

燃料棒因吸氢导致破损问题在理论上和实践并列表供读者选用上早在20世纪70年代初就很好地解决了，20多年的大量运行经验证明，氢化不再是燃料组件主要的破损原因，但该问题@2 、通电30秒一直引起组件制造商和核电站的关注。1989～1996年期间，全美PWR燃料组件破损798组(组件破损率为1.9%)，其中5组为一次氢化破坏，占破损组件的0.62%。我国行业标准EJ323《压水堆核电厂燃料组件设计准则》、法国RCC-C《压水堆核电站燃料组件和建造规则》以及核安全导则HAF0410《核燃料组件采购、设计和制造中的质量保证》都对燃料棒当量氢控制提出了严格要求。公认的判据是：制造状态的燃料棒内每立方厘米自由冷空间的当量水含量应低于2mg。YFP在燃料棒制造过程中严格控制UO2芯块当量氢含量和装管工艺，保证了燃料棒当量氢含量满足设计要求，燃料组件在核反应堆的安全运行也证明了YFP对燃料棒当量氢的控制是严格和有效的。

2300MW燃料棒当量氢的控制

2.1燃料棒当量氢的设计控制

分为两方面：

(1)在每次换料生产前用模拟燃料棒(以下简称模拟棒)进行燃料棒的当量水含量测定，从而求得单位体积总水当量含量，设计要求“棒内所有零件所含或吸附的氢和水完全释放到冷空间后，其当量水含量＜2mg/cm3。”

(2)芯块装管前进行烘干，取样分析当量氢含量，设计要求“燃料芯块装管时的总氢当量含量2μg/gU。…，正常生产中装管前可只监控芯块水份含量，但水含量监控指标的确定应以芯块中总氢含量为依据。”

2.2检验结果分析

2.2.1燃料棒当量水含量

在1984年，YFP建立了CH4质谱仪测量“模拟燃料棒内当量水含量的测定方法”。此方法既测量了芯块中的水，又测量了氦气中的水，还测量了燃料棒内表面、弹簧、端塞和隔热块的吸附水，即测量了棒内所有零件所含或吸附的氢和水完全释放到冷空间后其总水当量含量，能满足设计提出的检测精度要求。

1987～1991年，YFP共检测了13个数据，模拟棒内当量水含量平均值为0.33mg/cm3，最大值为0.61mg/cm3。远低于设计要求的2mg/cm3。

为了直观地了解燃料棒内各部件当量水含量，YFP进行了科研，并得出“燃料棒内总水量主要来源于UO2芯块，UO2芯块中的含水量约占棒内当量水含量的83%”。

1995～1999年，YFP共进行了5次模拟棒内当量水含量的测定，数据见表1。在距割的时候由表1可知，模拟棒内当量水含量平均值为0.177mg/cm3，最大值为0.23mg/cm3，棒内当量水含量约为设计准则要求(2mg/cm3)的1/10。其中，氦气、端塞、弹簧、隔热块及管内壁残留吸附的当量水含量仅占棒内总当量水含量的32%。这表明，现行燃料棒制造工艺完全能保证燃料棒内当量水含量控制要求。

2.2.2芯块水份含量分析

现对巴基斯坦恰希玛300MW核电站第2次换料芯块烘干批水份含量统计如图1，结果表明，烘干芯块水份满足技术条件控制限要求。2.3小结

(1)模拟棒内总水当量含量平均值和最大值呈下降趋势，平均值由0.33mg/cm3降为0.18mg/cm3，最大值由0.61mg/cm3降为0.23mg/cm3，证明YFP芯块制造质量和燃料棒装管工艺都有进一步提高。

(2)由表1计算得出，芯块中当量水含量占模拟棒内总量水含量的58%～83%，燃料棒内总水当量主要来源于UO2芯块。管内表面、端塞和弹簧所吸附的水含量是稳定的，燃料棒内表面、端塞、弹簧和隔热块对燃料棒内总水当量含量的贡献最多只有0.04mg/cm3。

(3)生产中，通过控制芯块当量氢含量是可以达到控制燃料棒中当量氢含量的目的。

3900MW燃料棒当量氢的控制

3.1设计要求

(1)芯块批：以置信度95%测得的每个水份批的平均当量氢应小于0.8μg/gUO2。该水份批中95%的芯块的当量氢应小于1.2μg/gUO2；

(2)芯块：单一芯块的当量氢含量最大为1.66μg/gUO2。

3.2检验结果及分析

3.2.1AFA3G芯块鉴定中当量氢含量的分析

在2001年首次AFA3G芯块鉴定生产中，为了3D 系统公司还发布了 Geomagic Freeform 2017, 业界最全面的 3D 混合设计软件分析烘干及存放条件对芯块当量氢的影响，YFP按芯块烘干和不烘干两种状态分别取样进行了UO2芯块当量氢的分析，烘干芯块当量氢检测结果见表2，未烘干芯块当量氢检测结果见表3。表中，系数K1根据法国统计分析标准NFX《平均值计算》选取，系数K2根据法国统计分析标准NFX《统计范围的确定》选取。

3.2.2生产控制

法马通在燃料棒制造中通过控制芯块批当量氢含量和装管时间(超过240h需重新取样分析)来保证燃料棒当量氢含量，YFP在芯块装管前对芯块进行烘干并控制其当量氢含量和装管时间(超过96h必须重新烘干和取样)，YFP历年AFA2G芯块当量氢分析结果见表4