HAD10207核電廠堆芯的安全設(shè)計(jì)(doc37頁)(20220203123451)

1、HAD102/07核電廠堆芯的平安設(shè)計(jì)(1989年7月12日國(guó)家核平安局批準(zhǔn)發(fā)布)本導(dǎo)那么自發(fā)布之日起實(shí)施本導(dǎo)那么由國(guó)家核平安局負(fù)責(zé)解擇1弓I言-3 -1.1 概述-3-1.2 范圍-3-1.3堆芯和有關(guān)設(shè)備的范圍 -3 -2平安設(shè)計(jì)原那么-4-2.1 總貝 U-4-2.2中子物理和熱工水力設(shè)計(jì)的根本考慮 -5 -2.3 機(jī)械設(shè)計(jì)的根本考慮 -6 -3堆芯設(shè)計(jì)要求-7 -3.1燃料元件和燃料組件 -7 -燃料元件的設(shè)計(jì)要求 -7 -燃料組件機(jī)械方面的平安設(shè)計(jì)要求 -9 -3.2冷卻劑-11 -3.2.1 輕水-12 -3.2.2 重水-12 -3.2.3 二氧化碳-12 -3.3慢化劑-13

2、-3.3.1 輕水-13 -3.3.2 重水-13 -3.3.3 石墨-14 -3.4反響性控制手段-15 -反響性控制手段的類型 -15 -最大反響性價(jià)值和反響性引人速率 -15 -整體功率和局部功率控制 -16 -可燃毒物的影響-16 -輻照效應(yīng) -16 -3.5堆芯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)-16 -3.6反響堆停堆手段-18 -停堆手段的類型-19 -3.6.2 可靠性-19 -停堆和保侍停堆的有效性 -20 -停堆速率 -21 -3.6.5 環(huán)境考慮 - 22 -3.7堆芯及有關(guān)結(jié)構(gòu)-22 -反響堆冷卻劑壓力邊界 -23-反響堆堆芯組件支承結(jié)構(gòu) -24-燃料組件支承結(jié)構(gòu) -24-停堆裝置和反響性控制裝

3、置的導(dǎo)向結(jié)構(gòu) -24-堆內(nèi)儀表支承結(jié)構(gòu) -25-其他堆內(nèi)構(gòu)件 -25-退役考慮 -25-3.8堆芯管理-25-平安限值-25-反響堆運(yùn)行設(shè)計(jì)資料 -26-3.8.3 反響堆堆芯分析 -26-燃料裝卸系統(tǒng) -27-3.9瞬態(tài)分析和事故分析 -28-假設(shè)始發(fā)事件 -28-3.9.2 分析-28-4鑒定和試驗(yàn)-29-4.1設(shè)備鑒定-30-4.2檢查和試驗(yàn)的措施 -30-5設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行的質(zhì)量保證 -31-名詞解釋-31-附錄I反響性系數(shù)-32-附錄II芯塊一包殼相互作用 -33-II.1鋯合金包殼-33-II. 2鋼包殼-34-附錄III設(shè)計(jì)中對(duì)堆芯管理方面的考慮 -35-III. 1功率整形 -

4、35-III.2 堆芯反響性水平和停堆 -36-附錄IV影響堆芯設(shè)計(jì)的假設(shè)始發(fā)事件的實(shí)例 -37-1引言1. 1概述?核電廠設(shè)計(jì)平安規(guī)定?HAF102，以下簡(jiǎn)稱?規(guī)定?對(duì)核電廠堆芯設(shè)計(jì)提出了必 須滿足的最低平安要求。 因?yàn)檫@些要求是原那么性的， 所以需要另外有導(dǎo)那么來規(guī)定具體設(shè)計(jì)要 求。本平安導(dǎo)那么為?規(guī)定?的實(shí)施提供指導(dǎo)，為反響堆堆芯及反響堆控制提供原那么性的設(shè)計(jì) 方法。應(yīng)該指出，堆芯平安只有在正確地進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行的條件下才能實(shí)現(xiàn)。有關(guān)運(yùn) 行方面的問題，可參看?核電廠運(yùn)行平安規(guī)定?HAF103及其有關(guān)導(dǎo)那么。本導(dǎo)那么是指導(dǎo)性文件，在實(shí)際工作中可采用不同于本導(dǎo)那么規(guī)定的方法和方案。但必須

5、向國(guó)家核平安局證明所采用的方法和方案至少具有本導(dǎo)那么相同的平安水平，不會(huì)對(duì)核電廠廠區(qū)人員和公眾增加風(fēng)險(xiǎn)。1. 2范圍本導(dǎo)那么論述對(duì)反響堆堆芯平安設(shè)計(jì)有重要影響的各方面因素，如中子物理、熱工、水力、機(jī)械、化學(xué)和輻照。本導(dǎo)那么適用于目前通用的，采用氧化物燃料的各種類型的熱中子反響堆核電廠：改良型氣冷雄AGR 、沸水堆BWR 、加壓重水堆PHWR 壓力管型和壓力容器型和壓水堆PWR 。本導(dǎo)那么論述了組成堆芯及其有關(guān)設(shè)備的各個(gè)部件和系統(tǒng)， 還論述了堆芯平安運(yùn)行以及燃料和其他堆芯部件平安裝卸的設(shè)計(jì)措施。本導(dǎo)那么中討論了堆內(nèi)構(gòu)件和安裝在反響堆容器上的反響性控制裝置和停堆裝置。在涉及堆芯設(shè)計(jì)對(duì)反響堆冷卻劑、

6、反響堆冷卻劑系統(tǒng)和冷卻劑壓力邊界包括反響堆壓力容器設(shè)計(jì)要求的可能影響時(shí)，考慮的深度只限于說明與平安導(dǎo)那么HAD102/08?核電廠反響堆冷卻劑系統(tǒng)及其有關(guān)系統(tǒng)?和其他導(dǎo)那么之間的相互關(guān)系。對(duì)于儀表和控制系統(tǒng)所提供的指導(dǎo)主要 限于功能要求方面。1.3堆芯和有關(guān)設(shè)備的范圍本導(dǎo)那么涉及下述硬件：堆芯，包括燃料組件和將燃料組件保持在所規(guī)定的幾何位置上的構(gòu)件，還包括燃 料元件周圍的慢化劑和冷卻劑；反響性控制和停堆手段，包括中子吸收體固體的或液體的及其有關(guān)的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)或有關(guān)的液體系統(tǒng)部件;支承結(jié)構(gòu)，包括反響堆容器內(nèi)堆芯的支承結(jié)構(gòu)、流體導(dǎo)向結(jié)構(gòu)諸如吊籃或壓力管型重水堆的壓力管、反響性控制裝置用的導(dǎo)向管

7、等；其他堆內(nèi)構(gòu)件， 諸如儀表管、堆芯監(jiān)測(cè)用的堆內(nèi)測(cè)量?jī)x表、汽水別離器和中子源等。本導(dǎo)那么對(duì)這些構(gòu)件僅作扼要的表達(dá)。本導(dǎo)那么內(nèi)，“裝置停堆裝置或反響性控制裝置一詞主要是指插入堆芯的實(shí)體部件，例如：任何形 狀、目的和材料的控制棒、用于反響性控制的容納流體的管子等等。這個(gè)詞甚至可包括這些部件的驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)。和這個(gè)詞相對(duì)應(yīng)，“手段停堆手段或反響性控制手段一詞通常要側(cè)重于表示其功能。2平安設(shè)計(jì)原那么2.1總那么?規(guī)定?第四章提出了堆芯設(shè)計(jì)總的平安導(dǎo)那么。本平安導(dǎo)那么將依據(jù)這些原那么給出更詳細(xì)的設(shè)計(jì)要求。按?規(guī)定?所述，核電廠設(shè)計(jì)的平安目標(biāo)是包容和控制廠區(qū)內(nèi)所有放射性源，以保證廠區(qū)人員和公眾的平安，以及保持

8、放射性輻照量在合理可行盡量低的水平、并在國(guó)家核平安部門規(guī)定的限值以內(nèi)。 為到達(dá)這些目標(biāo)，采用縱深防御方法，設(shè)置一系列屏障，以阻止放射性 物質(zhì)的逸出，這些屏障是：燃料基體燃料包殼反響堆冷卻劑系統(tǒng)壓力邊界 見平安導(dǎo)那么HAD102/08?核電廠反響堆冷卻劑系 統(tǒng)及其有關(guān)系統(tǒng)?反響堆平安殼系統(tǒng)見平安導(dǎo)那么HAD102/06?核電廠反響堆平安殼系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?。對(duì)縱深防御概念更完整的論述 見平安導(dǎo)那么HAD102/06?核電廠設(shè)計(jì)中總的平安原 那么?。堆芯設(shè)計(jì)要保證在最大可行范圍內(nèi)把放射性物質(zhì)封閉在燃料基體和燃料包殼內(nèi)，故對(duì)達(dá)到上述目標(biāo)有著重大影響。設(shè)計(jì)過程要求對(duì)中子物理、熱工水力、機(jī)械和化學(xué)等方面作反復(fù)

9、考慮。堆芯設(shè)計(jì)根本特征的技術(shù)要求與工程工程的狀況有關(guān)，如果工程工程涉及新的反響堆設(shè)計(jì)方案，在確定電廠方案設(shè)計(jì)技術(shù)要求的過程中要考慮上述各方面的相互關(guān)系，如果工程工程與以前設(shè)計(jì)的反響堆變化不大，那么可以根據(jù)過去的經(jīng)驗(yàn)較容易地制定主要技術(shù)要求，不論哪種情況，在對(duì)堆芯設(shè)計(jì)作詳細(xì)分析以前，都需要預(yù)先選定一些關(guān)鍵因素。它們包括堆芯尺寸、燃料組件的數(shù)目及其類型、所要求的運(yùn)行工況、堆芯硬件所用的材料、所要求的產(chǎn)熱 量、反響性控制、燃料管理方案，燃料的熱功率，通過燃料的冷卻劑流量，中子通量峰值。其中有些因素很可能需要根據(jù)分析的結(jié)果作出修改，因此要有一個(gè)反復(fù)的分析過程以滿足各項(xiàng)要求，從平安角度來看，設(shè)計(jì)時(shí)必須使

10、反響堆功率能平安地得以控制并使堆芯能得到充分 冷卻，以便使燃料參數(shù)在運(yùn)行工況和事故工況下都能保持在規(guī)定的限值內(nèi)。設(shè)計(jì)中必須確定一系列假設(shè)始發(fā)事件參見附錄IV假設(shè)始發(fā)事件例子，作為反響堆堆芯平安設(shè)計(jì)和分析的依據(jù)。必須根據(jù)堆芯冷卻能力、燃料元件和堆芯有關(guān)設(shè)備的完整性， 以及堆芯反響性變化等來分析各種假設(shè)始發(fā)事件的后果。反響堆堆芯平安設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是控制放射性物質(zhì)從燃料元件中釋放，對(duì)于運(yùn)行工況而言，必須以保持燃料元件的完整性作為目標(biāo)。對(duì)于導(dǎo)致事故工況的假設(shè)始發(fā)事件而言，必須以保證燃料元件損壞的嚴(yán)重程度保持在可接受的限度內(nèi)作為目標(biāo)。平安設(shè)計(jì)的根本意圖必須是盡可能使堆芯的反響性變化特性有利于平安。設(shè)計(jì)反

11、響堆堆芯部件和有關(guān)結(jié)構(gòu)時(shí)，必須考慮在事故工況期間和事故工況后，仍需實(shí)現(xiàn)諸如反響堆緊急停堆、堆芯應(yīng)急冷卻和長(zhǎng)期穩(wěn)態(tài)冷卻等平安功能。不管所采用的設(shè)計(jì)方法的細(xì)節(jié)如何，有幾項(xiàng)根本設(shè)計(jì)原那么對(duì)于到達(dá)總體目標(biāo)是很重要的。 對(duì)這些原那么的討論見下述條文。2.2中子物理和熱工水力設(shè)計(jì)的根本考慮1反響堆固有的中子物理特性、熱工水力特性以及控制系統(tǒng)能力的綜合作用必須足以對(duì)所有運(yùn)行工況下的反響堆功率進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整有關(guān)固有的中子物理特性和反響性系數(shù)的資料見附錄1；2反響堆必須具有在運(yùn)行工況和事故工況下進(jìn)行停堆并保持在次臨界狀態(tài)的能力；3必須采取適當(dāng)措施使堆芯在運(yùn)行工況和事故工況下得到冷卻，井通過分析或?qū)嶒?yàn) 證明冷卻的有

12、效性；4在具有代表性的運(yùn)行工況的設(shè)計(jì)過程中，必須反復(fù)評(píng)定堆芯功率分布。尤其是通道功率峰值和線性熱功率峰值為a運(yùn)行限值和運(yùn)行工況和 b運(yùn)行規(guī)程提供依據(jù)，以保證整個(gè)堆芯壽期內(nèi)符合各種設(shè)計(jì)限值、包括堆芯設(shè)計(jì)參數(shù)的限值；5 必須提供適宜的儀表和控制手段，以監(jiān)測(cè)顯示堆芯狀態(tài)包括燃料完整性的 參數(shù)，并平安調(diào)整堆芯狀態(tài)以保證在運(yùn)行工況下不超過設(shè)計(jì)限值；6堆芯設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮到正常運(yùn)行工況下為使堆芯軸向、徑向和局部功率分布保 持在所規(guī)定的限值內(nèi)，以少依賴控制系統(tǒng)為宜；7用于堆芯中子和熱工水力設(shè)計(jì)的分析模型、數(shù)據(jù)和計(jì)算程序必須以足夠的可適用于預(yù)期工況的試驗(yàn)或測(cè)量結(jié)果作為依據(jù)；8必須確定諸如最小臨界功率比、最小燒毀比

13、見 、局部包殼溫度和 燃料溫度等熱工水力設(shè)計(jì)限值，使在運(yùn)行工況下具有足夠的裕量以保持燃科破損率在可 接受的低水平下；9必須提供適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測(cè)儀表，以便能在事故工況下評(píng)估堆芯狀態(tài)。2.3機(jī)械設(shè)計(jì)的根本考慮1燃料元件和組件的設(shè)計(jì)必須盡可能保證包殼在各種運(yùn)行工況下保持密封；2必須按需要保證結(jié)構(gòu)的完整性，使堆芯在各種運(yùn)行工況和事故工況下能平安 地控制、停堆和冷卻；3堆芯和各有關(guān)部件在各種運(yùn)行工況和事故工況期間存在的輻照、化學(xué)和物理過程、穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)機(jī)械載荷 包括熱應(yīng)力等的影響下相互間必須相容；4必須為堆芯部件的平安裝卸提供手段，以保證其在運(yùn)輸、貯存、安裝和換料操作中的完整性見平安導(dǎo)剛HAD102/15?核電

14、廠的燃料裝卸和貯存系統(tǒng)?；5必須提供一些措施最好是機(jī)械措施以防止任何平安上重要的部件例如燃料組件和反響性控制或停堆裝置在堆芯中錯(cuò)裝；6必須防止反響性控制裝置的失控移動(dòng)；7 必須編制和實(shí)施良好的質(zhì)量保證程序以確保高質(zhì)量的設(shè)計(jì)和制造見HAF003 ?核電廠質(zhì)量保證平安規(guī)定?及其有關(guān)導(dǎo)那么；8堆芯、其他堆內(nèi)構(gòu)件和反響堆冷卻劑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須盡量減少冷卻劑流道阻 塞的可能性，以防止在任何運(yùn)行工況下由于阻塞而導(dǎo)致堆芯損壞。3堆芯設(shè)計(jì)要求為了符合本導(dǎo)那么弟二章中規(guī)定的設(shè)計(jì)原那么，必須研究影響堆芯部件設(shè)計(jì)的各種關(guān)系和限制。本章降考慮這些問題， 堆芯管理也包括在本章中， 因?yàn)槿剂涎h(huán)所采用的策略對(duì)燃料的 功率運(yùn)

15、行史有明顯的影響，而后者對(duì)確定燃料元件在其整個(gè)壽期內(nèi)的完整性起重要作用。有些硬件還執(zhí)行其他導(dǎo)那么范圍內(nèi)的平安功能，這些硬件的設(shè)計(jì)必須考慮到本導(dǎo)那么及其他通用的導(dǎo)那么，諸如 HAD102/14?核電廠平安有關(guān)的監(jiān)測(cè)儀表和控制系統(tǒng)?，HAD102/01和HAD102/08中的要求和建議。3.1燃料元件和燃料組件燃料元件的設(shè)計(jì)要求?規(guī)定?1.2指出：“燃料元件必須設(shè)計(jì)成盡管可能發(fā)生各種劣化過程仍能滿意地經(jīng)受堆內(nèi)預(yù)期的輻照。?規(guī)定?還要求：“設(shè)計(jì)必須為數(shù)據(jù)、計(jì)算和制造等方面的不確定因素留有裕量。下述各條列出燃料元件為滿足此目標(biāo)所必需的設(shè)計(jì)要求和考慮，所述內(nèi)容適用于氧化鈾燃料或氧化鈾與氧化钚的混合燃料。

16、熱效應(yīng)評(píng)價(jià)運(yùn)行工況下燃料溫度時(shí)，應(yīng)該考慮到諸如氧化燃料芯塊密實(shí)化等引起的芯塊熱導(dǎo)率 的變化和芯塊與包殼之間間隙熱導(dǎo)率的變化。通常的做法是把運(yùn)行工況下的燃料溫度限值在燃料熔點(diǎn)之下，然而，考慮到事故工況諸如失水事故的影響，對(duì)此溫度可采用更嚴(yán)格的運(yùn)行限值。包殼的強(qiáng)度和腐蝕行為與溫度有密切關(guān)系。所以對(duì)運(yùn)行工況，可規(guī)定其應(yīng)力、長(zhǎng)期變形和腐蝕的限值。在事故工況下，水冷堆中的包殼溫度必須按控制包殼鼓脹和鋯汽反響的要求 子以限值。這些效應(yīng)不得阻礙平安停堆和保持停堆狀態(tài)。裂變產(chǎn)物的影響燃料元件設(shè)計(jì)中必須考慮其在堆內(nèi)停留期間固態(tài)和氣態(tài)裂變產(chǎn)物的影響，以及燃料芯塊中裂變氣體的遷移及其對(duì)內(nèi)壓和芯塊包殼交界面之間熱傳導(dǎo)

17、的影響。設(shè)計(jì)中還必須考慮到裂變產(chǎn)物對(duì)包殼的腐蝕效應(yīng)見o裂變產(chǎn)物引起的燃料材料的腫脹會(huì)改變材料的性能如熱導(dǎo)率，并會(huì)引起尺寸變化，設(shè)計(jì)中必須考慮這些變化。平安分析中，必須考慮反響堆卸壓的后果，以保證燃料元件內(nèi)的氣體壓力不致于對(duì)包殼施加不可接受的載荷，通過限制燃科基體中氣體的釋放， 在燃料元件中留有容納裂 變氣體的自由空間以及保證包殼在這一過程中仍有足夠的強(qiáng)度等措施，可以減少包殼破損的可能性。輻照效應(yīng)設(shè)計(jì)中必須考慮輻照特別是快中子輻照對(duì)金屬性能，諸如抗拉強(qiáng)度。韌性和蠕變性能的影響。以及對(duì)各種材料幾何形狀穩(wěn)定性的影響。堆芯和燃料設(shè)計(jì)中還必須考慮到鈾一235的燃耗和钚的產(chǎn)生所引起的堆芯和燃料組件內(nèi)功率分

18、布的變化，以及堆芯反響性和反響性系效的變化。功率變化效應(yīng)功率瞬變期間，由于控制裝置的移動(dòng)或其他反響性的影響所造成的局部或整體的功率變化，可能導(dǎo)致在燃料芯塊和包殼上產(chǎn)生應(yīng)力，即燃料芯塊-包殼的相互作用見。必須研究預(yù)計(jì)的功率瞬變對(duì)局部發(fā)熱率的影響，為了確保燃料具有可接受的完整性，設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到控制系統(tǒng)動(dòng)作的情況下，使包殼材料適應(yīng)應(yīng)力循環(huán)和工作循環(huán)的要求。燃料元件的機(jī)械效應(yīng)燃料包殼可設(shè)計(jì)成在受到冷卻劑運(yùn)行壓力作用下呈可坍塌的或自立的，可坍塌型包殼在外壓作用下迅即貼在燃料芯塊上， 坍塌的包殼貼在燃料芯塊外圈溫度較低的部位在 其整個(gè)壽期內(nèi)，成為包殼的支撐。對(duì)可坍塌型包殼和燃料芯塊間的徑向間隙必須加以限 制

19、，以防止包殼形成軸向凸脊。自立型包殼能承受外壓下的長(zhǎng)期變形蠕變變形。因這種變形會(huì)導(dǎo)致包殼和燃料芯塊之間徑向間隙的減小。有些包殼初始是自立的，最終坍塌而貼在芯塊上。在其他一些情況下， 尤其是冷卻劑壓力較低或是包殼內(nèi)預(yù)加壓的燃料元件，不會(huì)發(fā)生包殼坍塌。由局部功率或內(nèi)部氣壓的增加所造成的燃料的腫脹或燃料的熱腫膨脹都會(huì)引起包殼的應(yīng)力和變形，因此應(yīng)加以限制。對(duì)于每種設(shè)計(jì)，都必須確定因燃料密實(shí)化造成燃料芯塊之間軸向間隙的允許值或自由空腔的允許長(zhǎng)度。由芯塊膨脹和開裂引起的包殼應(yīng)力和應(yīng)變的討論，見附錄I。對(duì)燃料組件施加在燃料元件上界些載荷的討論見。芯塊一包殼的相互作用對(duì)于以鋯合金作包殼的燃料元件，要特別重視燃

20、料芯塊與包殼的相互作用。因?yàn)檫@種作用已成為燃料損壞的原因，在有裂變產(chǎn)物的條件下， 應(yīng)盡量減少由芯塊一包殼相互作用造成的應(yīng)力腐蝕開裂，對(duì)控制鋯合金包殼燃料和鋼包殼燃料中芯塊和包殼相互作用的討論見附錄II。燃料元件內(nèi)可燃毒物的影響在燃料中混有補(bǔ)償反響性變化的可燃毒物時(shí)，可燃毒物不得影響燃料元件的完整性。其對(duì)燃料熱性能的變化，以及在化學(xué)、機(jī)械和金相等方面對(duì)燃料和包殼的影響也必須予以適當(dāng) 考慮。同時(shí)，應(yīng)考慮所添加的可燃毒物可能增加燃料基體中揮發(fā)性裂變產(chǎn)物的釋放。此外還必須考慮可燃毒物對(duì)燃料和慢化劑的反響性溫度系數(shù)的影響，以及對(duì)局部功率峰值因子的影響。燃料元件的流體環(huán)境燃料元件和燃料組件的設(shè)計(jì)必須符合在

21、各種運(yùn)行方式包括停堆和換料期間下，均與其所處的正常流體環(huán)境相容的要求。環(huán)境條件包括局部沸騰、壓力、溫度和化學(xué)等效應(yīng)，但并不限于這些效應(yīng)。評(píng)價(jià)熱特性時(shí)，必須考慮環(huán)境造成的變化，因它會(huì)使燃料元件的熱阻增加。這些變化包括包殼外外表的氧化或其他化學(xué)變化腐蝕以及在包殼外表上雜質(zhì)的沉積。就外表氧化和雜質(zhì)的沉積確定其通當(dāng)保守的設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮燃料在正常運(yùn)行工況下環(huán)境條件的變化范圍。所采用設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)以實(shí)際經(jīng)驗(yàn)或相應(yīng)于運(yùn)行工況的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)。3.1.1.9 氫脆為減少運(yùn)行期間由氫脆引起燃料損傷的可能性，必須限制鋯合金包殼中的氫含量。因此，必須控制燃料元件自由空間中的水份含量。燃料組件機(jī)械方面的平安設(shè)計(jì)要求燃

22、料組件中的熱工水力影響通過流體流過燃料元件的機(jī)理把燃料元件中產(chǎn)生的能量從堆芯區(qū)傳遞出去，為防止包殼性能在發(fā)生預(yù)期運(yùn)行事件時(shí)下降，必須限制燃料組件穩(wěn)態(tài)時(shí)的溫度。設(shè)計(jì)人員必須考慮燃料元件間距、燃料元件功率、子流道的尺寸和形狀、柵格板、定位格架、支撐件、導(dǎo)流片或攪 混翼等造成的影響。這些影響主要是熱工水力的，但也可能包括局部腐蝕、浸蝕和微振磨蝕。 水冷堆中，燃料元件外表干涸會(huì)導(dǎo)致傳熱系數(shù)下降，而包殼溫度那么會(huì)明顯上升。這時(shí)的工況稱為“臨界。正常的做法是保證元件外表在各種穩(wěn)態(tài)工況下，總是處干濕潤(rùn)狀態(tài)。使局部穩(wěn)態(tài)功率水平與臨界熱流密度工況之間保持有一定的比值或裕量，以防止出現(xiàn)臨界熱流密度工況，所留裕量必

23、須足以應(yīng)付預(yù)期運(yùn)行事件。臨界和實(shí)際正常運(yùn)行參數(shù)間的比值那么可以表達(dá)為最小臨界熱流密度比、最小燒毀比、最小臨界通道功率比、 或最小臨界功率比，這些比值構(gòu)成水冷反響堆運(yùn)行工況下保守的基準(zhǔn)。燃料元件定位格架之類的結(jié)構(gòu)所造成的局部影響十分重要。所以臨界熱流密度CHF 和臨界功率比CPR還取決于燃料組件的詳細(xì)設(shè)計(jì)。因此，在實(shí)際運(yùn)行中預(yù)期運(yùn)行工況范圍內(nèi)的臨界熱汽密度和臨界功率比通常是由實(shí)驗(yàn)確定的，然后將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析并整理成能用于燃科組件設(shè)計(jì)和平安分析的關(guān)系式。3.122機(jī)械效應(yīng)燃料組件要受到以下情況所造成的機(jī)械應(yīng)力：裝料和換料過程；功率變化；壓水堆的壓緊載荷；溫度梯度；水力；輻照造成的彎曲；冷卻劑流動(dòng)

24、引起的振動(dòng)和微振磨蝕；地震等外部事件；失水事故等假設(shè)始發(fā)事件。對(duì)干運(yùn)行工況，燃料組件包括控制棒導(dǎo)向管、中子通量測(cè)量通道和可燃毒物棒的設(shè)計(jì)耍求包括：a. 在燃料組件內(nèi)和組件周圍必須為輻照生長(zhǎng)和腫脹留有間隙；b. 必須限制燃料元件的彎曲，以防止熱工水力特性和燃料性能受到顯著的影響；c. 燃料組件必須不因應(yīng)變疲勞而損壞；d 燃料組件必須能承受機(jī)械壓緊力和水力而不引起不可接受的變形；e. 燃料組件及其支承結(jié)構(gòu)的功能不得因振動(dòng)或微振磨損而產(chǎn)生不可接受的影響；f. 燃料組件必須能承受輻照，并與冷卻劑的化學(xué)性質(zhì)相容。包括地燃料元件、燃料組件及其支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須能保證在發(fā)生假設(shè)始發(fā)事件震、爆炸和設(shè)備失效時(shí)，

25、這些部件之間的相互作用或隨之而來的影響不致于：阻礙平安系統(tǒng)的部件例如停堆裝置及其導(dǎo)向管執(zhí)行其功能；阻礙燃料的冷卻；對(duì)反響堆冷卻劑系統(tǒng)壓力邊界造成不可接受的機(jī)械的或熱的損壞，并開展到導(dǎo)致安全系統(tǒng)不能執(zhí)行瞬態(tài)和事故分析中所要求功能的程度見3.9。3.2冷卻劑冷卻劑是把反響堆堆芯區(qū)的熱量傳遞出去的流體，燃料元件外表的傳熱是許多變量包括流體速度、流動(dòng)形式、熱力特性等的函數(shù)。通常表示為傳熱經(jīng)驗(yàn)公式。與冷卻劑有關(guān)的 平安考慮必須包括：1 在反響堆初始起動(dòng)前，要保證冷卻劑系統(tǒng)中沒有雜物和碎片，并在以后保持這一狀況；2設(shè)置凈化系統(tǒng)和取出有缺陷的燃料組件，使冷卻劑放射性保持在一個(gè)可接受的低水平見 HAD102/

26、08 中的 4.5；3在確定運(yùn)行工況和事故工況反響堆控制和停堆系統(tǒng)的能力時(shí)，要考慮冷卻劑和冷卻劑中的添加劑對(duì)反響性的影響；4確定并控制堆芯冷卻劑的化學(xué)和物理特性，保證冷卻劑與堆芯其他部件的相容性，并盡量減少反響堆冷卻劑系統(tǒng)的腐蝕和污染；5 保證在各種運(yùn)行工況和事故工況下供給足夠的冷卻劑，以滿足規(guī)定的燃料完整性準(zhǔn)那么，包括停堆時(shí)衰變熱排出見HAD102/08中的3.1，4.3和4.5;6要考慮添加劑的二次效應(yīng)，例如化學(xué)、物理和輻照效應(yīng)；7堆芯設(shè)計(jì)必須保證在運(yùn)行工況下，在發(fā)生或可能發(fā)生沸騰的部位，能防止或控制流動(dòng)不穩(wěn)定性和由此引起的反響性波動(dòng)；8堆內(nèi)構(gòu)件的設(shè)計(jì)要保證能把冷卻劑以適當(dāng)比例分配給燃料組

27、件和有關(guān)的堆芯結(jié)構(gòu)，以 提供所需的冷卻條件。對(duì)有些堆型，一般做法是保證冷卻劑中的添加劑不會(huì)導(dǎo)致反響性功率系數(shù)變成正值。對(duì)以應(yīng)性系數(shù) 的進(jìn)一步講座見附錄I.輕水在壓水堆中，正常運(yùn)行期間的水始終保持在整體過冷狀態(tài)。在沸水堆中，進(jìn)入堆芯的水是過冷水，流出堆芯的是水和飽和蒸汽的兩相混合物。設(shè)計(jì)堆芯時(shí)還必須考慮冷卻劑密度變化包括冷卻劑相變對(duì)堆芯反響性的影響。壓水堆和沸水堆中冷卻劑同時(shí)用作慢化劑。因此，冷卻劑密度的變化會(huì)影響堆芯局部和整體的功率。為了使功率系數(shù)保持負(fù)值，可以使用可燃毒物，以此減少對(duì)可溶性吸收劑如冷卻劑中的硼酸液的需求。為了控制冷卻劑的化學(xué)性質(zhì)，抑止冷卻劑對(duì)反響堆冷卻劑系統(tǒng)的腐蝕或減少對(duì)反響

28、 堆冷卻劑系統(tǒng)的污染，可使用添加劑。添加劑還可用作中子吸收體以幫助堆芯反響性的 控制，例如在壓水堆中使用硼鹽。 使用添加劑時(shí)，堆芯設(shè)計(jì)中必須考慮它們對(duì)堆芯部件 的影響。對(duì)冷卻劑的輻照分解需要采取措施以控制腐蝕并防止爆炸，更詳細(xì)的討論見平安導(dǎo)那么HAD102/12?核電廠輻射防護(hù)設(shè)計(jì)?中的442.1。322重水重水的有關(guān)特性絕大局部和輕水的特性相類似，盡管在有些反響堆設(shè)計(jì)中冷卻劑和慢化劑是分開的。中所考慮的因素仍然適用。在冷卻劑中使用添加劑，不管是為 了化學(xué)的目的例如控制 PH值、控制氧還是為降低反響性的需要，都會(huì)影響冷卻劑 或慢化劑的中子吸收。 在設(shè)計(jì)反響堆控制和停堆系統(tǒng)時(shí)，對(duì)運(yùn)行工況和事故工

29、況都必須考慮這種影響。輻照活化也是必須考慮到的問題，在輕水和重水中，存在放射性腐蝕產(chǎn)物和氮 -16，而在重水中還大量地積累了氚。所以，在重水反響堆的冷卻劑或慢化劑系統(tǒng)中必須采取 措施以防止或控制住氚化重水的釋放。二氧化碳由于二氧化碳的密度和中子吸收截面均較小，其溫度和壓力變化對(duì)反響性的影響可以忽略。3.3慢化劑慢化劑的選擇和燃料在慢化劑中的配置，應(yīng)以中子經(jīng)濟(jì)性最正確化的需要及由此引起的燃料耗用量最正確化的需要和滿足工程上的要求為依據(jù)。主要堆型采用輕水、重水或石墨作為慢化介質(zhì)。壓水堆1臧堆1j輕水慣優(yōu)壓力管型重水堆J重水慢化壓力容器型重水堆JBcift型氣冷堆石墨慢化輕水輕水在壓水堆和沸水堆中都

30、同時(shí)用作慢化劑和冷卻劑。這兩種功能不能機(jī)械地分割。因此3.2和中關(guān)于添加劑、反響性特性、輻照效應(yīng)等方面的討論對(duì)二者都適用的。重水在重水冷卻和慢化的壓力管型反響堆中，慢化劑和冷卻劑之間有排管容器的排管和壓力管把慢化劑和冷卻劑分隔開。有時(shí)，慢化劑可能含有可溶性中子吸收劑，用于反響性控制或停堆后的反響性抑制。慢化劑還用于冷卻各種反響堆構(gòu)件，如排管容器本身，儀表支承結(jié)構(gòu)、 反響性控制裝置及其導(dǎo)向管。盡管壓力管和排管破裂的可能性極小，但不能完全排除此種可能。發(fā)生爆管致使重水冷卻劑射入慢化劑區(qū)域時(shí)，局部慢化劑被冷卻劑所取代。如慢化劑中含有吸收劑而冷卻劑不含吸收劑，發(fā)生上述替代時(shí)堆芯反響性就有可能上升。停堆

31、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須提供手段使得在發(fā)生這一事故時(shí)仍能保持停堆狀態(tài)。反響堆的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須考慮慢化劑的流動(dòng)和溫度例如水力、溫差等的影響。在重水冷卻和慢化的壓力容器型反響堆中，堆芯區(qū)的慢化劑與冷卻劑由冷卻通道分隔。然而，冷卻劑和慢化劑回路可根據(jù)電廠的運(yùn)行工況如功率運(yùn)行或余熱排出分隔或連通。在功率運(yùn)行時(shí)，慢化劑通過少量壓力補(bǔ)償孔和冷卻劑連通，慢化劑的運(yùn)行壓力和冷卻劑相同，而溫度那么低于冷卻劑。慢化劑溫度系由一個(gè)獨(dú)立的高壓冷卻系統(tǒng)保持，在余熱排出運(yùn)行工況下，冷卻劑和慢化劑互相連通，兩者的壓力、溫度或液體毒物濃度均無差異。在重水慢化劑中，氚的比放射性會(huì)積累得很高，因此慢化劑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中必須考慮當(dāng)慢化系統(tǒng)出現(xiàn)大

32、破口時(shí)氚化重水釋放的可能性。對(duì)慢化劑的輻照分解需要采取措施，以控制腐蝕并防止爆炸，詳細(xì)的討論見HAD102/08。在某事故工況下，壓力管型反響堆中慢化劑具有儲(chǔ)存衰變熱的能力。333石墨改良型氣冷堆采用石墨作慢化劑。在這類反響堆中，石墨堆芯系由帶有鍵槽系統(tǒng)的砌塊組成，鍵槽系統(tǒng)保持柵格的對(duì)中，堆芯組件配置有約束結(jié)構(gòu)，以保持其外形。這種慢化劑的平安問題如下：1不得阻礙停堆裝置插入堆芯和保持停堆狀態(tài)。為了證實(shí)滿足這一條件，必須評(píng)價(jià)石墨使堆芯保持穩(wěn)定位置的能力，而這種能力不會(huì)因以下影響而失效：溫度；腐蝕；快中子損傷；輻照；尺寸變化。假想的地震條件會(huì)影響石墨變形和強(qiáng)度特性的限值，因而必須加以考慮。初始堆芯

33、的慢化劑溫度系數(shù)接近于零，典型情況是稍偏負(fù)值，所以冷態(tài)堆芯具有最大的反響性。平衡堆芯狀態(tài)下，大局部燃料通通中钚已有一定程度的積累，而且慢化劑溫度系數(shù)為正值。所以平衡堆芯的最大反響性狀態(tài)與處于熱運(yùn)行溫度的慢化劑有關(guān)，甚至對(duì)保持停堆工況的反響堆也是如此。然而在瞬態(tài)工況時(shí)，慢化劑溫度響應(yīng)時(shí)間比燃燃的要慢。燃料的溫度系數(shù)是負(fù)的，所以就降低了慢化劑正溫度系數(shù)的重要性；2 放射性物質(zhì)向冷卻劑回路中的釋放應(yīng)盡可能保持于低的水平。為了做到這點(diǎn)，應(yīng)限制石墨中雜質(zhì)尤其是 Mg、Cl和B的含量；3 應(yīng)保證慢化劑在反響堆設(shè)計(jì)壽期內(nèi)的完整性。必須在CO2冷卻劑中參加甲烷以防止腐蝕，但必須考慮到它的二次效應(yīng)，并對(duì)CO含量

34、加以控制；4石墨砌塊上的氣體分配鉆孔和石墨砌塊之間氣流通道的設(shè)計(jì)，應(yīng)為所有砌塊提供 適當(dāng)份額的冷卻劑，以限制初始堆芯和堆芯整個(gè)壽期內(nèi)所有預(yù)計(jì)的砌塊收縮和生長(zhǎng)狀態(tài)下石 墨溫度峰值。3.4反響性控制手段本條討論?規(guī)定?4.3所提及的正常運(yùn)行時(shí)的反響性控制手段，有關(guān)停堆時(shí)的反響性控制將在本導(dǎo)那么的3.6中討論。反響性控制手段必須具有平安地調(diào)節(jié)功率和功率分布的能力，包括補(bǔ)償某些反響性變化如氚濃度變化、冷卻劑溫度變化、燃料和可燃毒物的燃耗、預(yù)計(jì)的運(yùn)行瞬態(tài)等引起的反響 性變化的能力，以保持反響堆工藝變量在規(guī)定的運(yùn)行限值內(nèi)。所采用的儀表和控制系統(tǒng)必須滿足HAD102/14的要求。反響性控制手段的類型不同類型

35、的反響堆用于調(diào)節(jié)堆芯反響性和功率分布的反響性控制手段有如下幾種類型:慢化劑溫度壓力容器型重水堆慢化劑液位壓力管型重水堆；冷卻劑流量慢化劑密度沸水堆；慢化劑或冷卻劑中的可溶性吸收劑壓水堆、加壓重水堆；裝在管子中的固態(tài)中子吸收棒或液體吸收劑壓水堆、沸水堆、改良型氣冷堆、加壓重水堆；帶有彌散的或離散的可燃毒物的燃料；燃料組件的軸向移動(dòng)；換料和裝料方式。最大反響性價(jià)值和反響性引人速率反響性控制裝置的布置，分組、抽出速度和抽出程序，連同所采用的聯(lián)鎖系統(tǒng)，必須按能保證裝置在任何可信的異常抽出都不致于造成燃料超過規(guī)定狀態(tài)的要求設(shè)計(jì)。必須限制反響性控制裝置的最大反響性價(jià)值或提供聯(lián)鎖系統(tǒng)，以防止在出現(xiàn)壓水堆的“

36、彈棒和沸水堆的“落棒之類的事故工況時(shí)所引起的功率瞬變超過規(guī)定的限值。這些限值的選擇 必須保證:a. 可能引起放射性向冷卻劑回路釋放的燃料包殼的損壞；b. 可能損壞堆芯結(jié)構(gòu)并阻礙停堆裝置順利插入的熔融燃料和冷卻劑相互作用的風(fēng)險(xiǎn)，處于一個(gè)可接受的低水平。必要時(shí)，必須為每次換料后的堆芯作出控制裝置的最大反響性價(jià)值的評(píng)價(jià)。采用可溶性吸收劑，控制系統(tǒng)必須按堆芯吸收劑濃度的降低不會(huì)造成燃料超過規(guī)定 狀態(tài)的要求設(shè)計(jì)。含硼酸的系統(tǒng)所有局部必須設(shè)計(jì)成能用某種方法防止硼酸沉積。例如對(duì)含硼酸溶液的各種部件進(jìn)行加熱見HAD102/08中的4.5。343整體功率和局部功率控制用反響性控制手段對(duì)堆芯功率進(jìn)行整體或局部控制

37、時(shí)，堆芯任何部位的燃料的線功率峰值和通道功率不得超過設(shè)計(jì)限值?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)必須考慮由氙振蕩、冷卻劑狀態(tài)變化、堆內(nèi)探測(cè)器位置變化和堆內(nèi)探測(cè)器本身的特性變化引起的局部反響性變化所造成 功率分布變化。進(jìn)一步的說明見3.8和附錄II。344可燃毒物的影響必須對(duì)堆芯可燃毒物燃耗引起的反響性增加作出評(píng)價(jià)，并使用其他反響性控制手段加以補(bǔ)償。為了保持慢化劑溫度系數(shù)為負(fù)值，設(shè)計(jì)人員可以減少慢化劑中所需吸收劑的數(shù)量，通過增加燃料中的可燃毒物以彌補(bǔ)所要求的吸收效果，可燃毒物還能用于展平功率分布和減少燃料燃耗期間反響性變化。輻照效應(yīng)反響性控制手段的設(shè)計(jì)中必須考慮到輻照效應(yīng)，諸如燃耗、物理性能的變化、氣體產(chǎn)生和液體回

38、路邊界的污染。3.5堆芯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)須提供監(jiān)測(cè)儀表來監(jiān)測(cè)堆芯參數(shù)，諸如堆芯功率水平、分布和短時(shí)變化，冷卻劑和慢化劑的物理狀態(tài)和反響性控制手段的狀態(tài)，以便能采取必要的糾正行動(dòng)。必須監(jiān)測(cè)冷卻劑中裂變產(chǎn)物的放射性水平，以驗(yàn)證其不超過設(shè)計(jì)限值。 有些設(shè)計(jì)采用能夠在功率運(yùn)行時(shí)指出破損燃料組件位置的系統(tǒng)。破損燃料位置監(jiān)測(cè)裝置對(duì)采用帶負(fù)荷換料的堆芯特別有效，因?yàn)橛锌赡茌^容易地取出破損的燃料，從而使冷卻劑的放射性保持于低水平。破損燃料監(jiān)測(cè)裝置的另一優(yōu)點(diǎn)是能給出冷卻劑流道堵塞或其他實(shí)體損壞的早期警報(bào)。所有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的精度、響應(yīng)速度、量程和可靠性必須與其所執(zhí)行的功能相適應(yīng)(見平安導(dǎo)那么HAD102/14?核電廠保護(hù)系統(tǒng)

39、和有關(guān)設(shè)施?和平安導(dǎo)那么HAD102/14?核電廠平安有關(guān)的儀表和控制系統(tǒng)?)，必要時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還必須附設(shè)能進(jìn)行連續(xù)或定期試驗(yàn)的設(shè)施。對(duì)事故監(jiān)測(cè)方面的指導(dǎo)見HAD102/14中的。大的堆芯中，可能有必要采用堆內(nèi)中子探測(cè)器或丫溫度計(jì)對(duì)功率的空間分布進(jìn)行監(jiān)測(cè)。為保證足夠的平安裕度而在堆芯內(nèi)的部位測(cè)量局部功率，并提供燃料最正確利用的數(shù)據(jù)。在此種情況下，探測(cè)器測(cè)點(diǎn)應(yīng)按下述原那么布置，即盡可能減少當(dāng)局部功率密度超標(biāo)時(shí)而又未探測(cè)到的可能性。為平安目的，在不同部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)的參數(shù)有：中子通理；冷卻劑溫度；水位；系統(tǒng)壓力；冷卻劑的放射性。從上述監(jiān)測(cè)到參數(shù)可推導(dǎo)出其他一些與平安有關(guān)的參數(shù)，例如：中子通量倍增時(shí)間；中

40、子通量變化率；堆芯內(nèi)通量差；反響性；跨越堆芯的過冷度。監(jiān)測(cè)參數(shù)的選擇取決于反響堆的類型。根據(jù)HAD102/10和HAD102/14的要求，設(shè)計(jì)必須保證信號(hào)及其傳遞線路具有必要的多重性、多樣性和獨(dú)立性。在有些反響堆啟動(dòng)期間，采用通量測(cè)量系統(tǒng)與反響性控制裝置聯(lián)鎖相組合，以保證對(duì)特定的通量范圍選用最適宜的監(jiān)測(cè)裝置。在反響堆啟動(dòng)時(shí)，特別是首次啟動(dòng)時(shí)，中子通量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于滿功率運(yùn)行時(shí)的通量，所以需要用更為靈敏的、臨時(shí)的中子探測(cè)器來監(jiān)測(cè)中子通量。為使中子通量水平提高到啟動(dòng)中子通量監(jiān)測(cè)器的量程之內(nèi)還可能需要使用中子源。中子源的設(shè)計(jì)必須保證：中子源在其方案壽期內(nèi)有良好的功能；中子源與燃料組件及其支承結(jié)構(gòu)相容。中子

41、噪聲和噪聲的分析對(duì)堆芯部件的松動(dòng)零件和早期的機(jī)械失效可提供有用的信 息。3.6反響堆停堆手段本條論述在運(yùn)行工況或事故工況下使反響堆進(jìn)入并保侍在次臨界狀態(tài)的手段見?規(guī)定?4.4。必須提供手段用以保證堆芯在一個(gè)對(duì)堆芯反響性有最大影響的停堆裝置不能插入 堆芯時(shí)的最大反響性狀態(tài)下，能使反響堆進(jìn)入次臨界并保侍在次臨界狀態(tài)。對(duì)于運(yùn)行工況和事故工況，燃料和反響堆冷卻劑系統(tǒng)壓力邊界都不得超過規(guī)定的狀態(tài)。如?規(guī)定?所要求，反響堆停堆手段必須包括兩種不同的系統(tǒng)，每種系統(tǒng)在發(fā)生單一故障時(shí)都能執(zhí)行其功能，其中至少有一個(gè)系統(tǒng)必須能單獨(dú)使反響堆從運(yùn)行工況和事故 工況進(jìn)入次臨界狀態(tài)，并具有足夠的停堆深度，它的作用在和其他系

42、統(tǒng)的工作相結(jié)合時(shí)， 可防止燃料發(fā)生不可接受的損壞。此外，即使在堆芯處于最大反響性狀態(tài)時(shí)，至少有一個(gè)系統(tǒng)必須能單獨(dú)使堆芯從正常運(yùn)行工況進(jìn)入次臨界，并在事故停堆后，在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持停堆狀態(tài)。為了適應(yīng)長(zhǎng)期保持停堆狀態(tài)的要求，必須查明在停堆工況下能增加反響性的各種預(yù) 定的操作，諸如維修和換料操作時(shí)吸收體的移動(dòng)， 以保證考慮到了堆芯的最大反響性狀 態(tài)。設(shè)計(jì)停堆系統(tǒng)時(shí)，必須認(rèn)識(shí)預(yù)計(jì)運(yùn)行事件后及在事故工況對(duì)停堆的重要性。因此， 設(shè)備設(shè)計(jì)必須具有必要的可靠性，以便能在所有假設(shè)始發(fā)事件進(jìn)行停堆，以滿足平安要求。為了按要求完成平安停堆必須使停堆系統(tǒng)與電廠工藝系統(tǒng)和控制系統(tǒng)具有必要的獨(dú) 立性并能防御假設(shè)始發(fā)事件

43、引起的后果，以便能按要求進(jìn)行停堆。停堆手段的設(shè)計(jì)必須盡可能符合故障平安原那么， 并使之具有此類平安系統(tǒng)所需的高 度可靠性。如果保持停準(zhǔn)系統(tǒng)的操作是手動(dòng)或局部手動(dòng)的，那么必須滿足手動(dòng)操作的先決條件見 HAD102/08 中的 。停堆手段可局部用于正常運(yùn)行時(shí)的反響性控制和通量整形見3.4。這種正常運(yùn)行時(shí)的使用不得危及停堆系統(tǒng)的功能，更詳細(xì)的討論見HAD102/10中的。停堆手段的類型不同類型的反響堆可采用不同的手段把負(fù)反響性引入反響堆堆芯，這些手段包括:在慢化劑中注入硼；在慢化劑中注入釓；注入氮；慢化劑排放；不銹鋼棒、管或十字形棒中裝入硼和鎘；鋯合金導(dǎo)管中裝入鉿棒和鋼棒；注入硼玻璃珠；管中裝入液態(tài)

44、吸收劑。表1列出了不同堆型所采用的多樣性停堆手段的例子。表1停堆手段反響堆類型第一系統(tǒng)第二系統(tǒng)沸水堆鋼管中的B4C注入慢化劑/冷卻劑的硼溶液壓水堆鋼管中的Ag-ln-Cd或B4C注入慢化劑/冷卻劑的硼溶液加壓重水堆鋼管中參加的Cd注入慢化劑的Cd;慢化劑排放；管中裝入的液態(tài)吸收劑加壓重水堆壓力容器型鋯合金管中的鉿棒和鋼棒注入慢化劑的硼改良型氣冷堆硼鋼棒加不銹鋼棒注入堆芯冷卻劑的氮以及注入堆芯的硼玻璃珠362可靠性為了使停堆手段高度可靠，必須綜合采用如下措施：1采用盡量簡(jiǎn)單的系統(tǒng)；2盡可能采用故障平安的設(shè)計(jì) 1；3考慮觸發(fā)機(jī)構(gòu)的故障模式并在觸發(fā)機(jī)構(gòu)中采用多重性和多樣性例如用于探測(cè)停堆需求及為此做

45、出響應(yīng)的探測(cè)器或觸發(fā)裝置；4使停堆系統(tǒng)盡可能功能隔離和實(shí)體分隔包括控制和停堆功能的分隔，以 適應(yīng)可信的故障包括共因故障模式；5保證停堆手段在運(yùn)行工況和事故工況的堆內(nèi)環(huán)境影響下易于進(jìn)入堆芯；6按便于維修、在役檢查和運(yùn)行試驗(yàn)的要求設(shè)計(jì)；7選用巳經(jīng)驗(yàn)證的設(shè)計(jì)和具有高度可靠性的設(shè)備；8提供在制造、安裝和調(diào)試期間進(jìn)行綜合性試驗(yàn)的手段。設(shè)計(jì)中常用的故障平安設(shè)計(jì)原理的最簡(jiǎn)單形式是停堆裝置以能動(dòng)手段保持在堆芯上方。如果停堆裝置導(dǎo) 向結(jié)構(gòu)未被阻塞，那么在能動(dòng)保持手段失去動(dòng)力供給時(shí)，例如保持電磁線圈斷電時(shí)，停堆裝置在重力作用下 落入堆芯。363停堆和保侍停堆的有效性設(shè)計(jì)必須保證即使堆芯處于最大反響性狀態(tài)時(shí)， 停堆

46、和保持停堆系統(tǒng)有能力使反 應(yīng)堆進(jìn)入并保持次臨界狀態(tài)，并且有足夠的停堆深度。這個(gè)要求適用于各種運(yùn)行工況和 在整個(gè)預(yù)期的燃料循環(huán)期間出現(xiàn)的各種堆芯布置， 還適用于各種預(yù)計(jì)運(yùn)行事件和事故工 況，以滿足可接受的燃料冷卻和放射性釋放準(zhǔn)那么， 采用以下方法必須能證實(shí)停堆和保持 停堆的有效性：在設(shè)計(jì)階段通過計(jì)算來加以證明；在反響堆調(diào)試階段，通過適當(dāng)?shù)闹凶訙y(cè)量和工藝參數(shù)測(cè)量證實(shí)對(duì)反響堆初始階段所做的計(jì)算；在反響堆運(yùn)行期間，通過對(duì)實(shí)際存在的和預(yù)計(jì)的反響堆工況所進(jìn)行的測(cè)量和 計(jì)算；上述測(cè)量和分析必須包括一個(gè)反響性價(jià)值最大的停堆裝置不能插入堆芯條件下的 最大反響性狀態(tài)。此外，在停堆系統(tǒng)出現(xiàn)單一隨機(jī)故障時(shí)，亦必須到達(dá)

47、保持停堆狀態(tài)。系統(tǒng)中所要求的停堆裝置數(shù)和反響性價(jià)值在很大程度上取決于以下因素：1所要求的停堆深度；2按確定論法的要求，在計(jì)算停堆反響性時(shí)假定具有最大負(fù)反響性的裝置沒有插入堆芯;3計(jì)算有關(guān)的不確定因素。此不確定因素可通過計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)堆和原型堆以及反 應(yīng)堆調(diào)試期間測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比照，作出估計(jì)；4停堆裝置在堆芯中的分布。這會(huì)對(duì)停堆深度計(jì)算中末予考慮的那個(gè)停堆裝置的反應(yīng)性價(jià)值有影響。停堆裝置的分布還對(duì)影響剛裝入的新的燃料組件的反響性價(jià)值有影響；5停堆后堆芯的最大反響性狀態(tài)，這是由許多因素造成的結(jié)果，諸如：在預(yù)期的燃料循環(huán)，包括提前換料時(shí)，會(huì)出現(xiàn)具有最大反響性的堆芯布置以及相應(yīng)的硼濃度；燃料溫度和慢化劑

48、溫度可信的組合造成的最大反響性；考慮事故工況確定的反響性引入速率；停堆后作為時(shí)間函數(shù)的氙的總量；吸收劑的燃耗。364停堆速率至少有一個(gè)停堆系統(tǒng)的停堆速率足以使反響堆的任何預(yù)計(jì)運(yùn)行事件中及時(shí)進(jìn)入足夠深的次臨界狀態(tài)，以防止燃料損壞并保持壓力邊界的完整性。 停堆系統(tǒng)必須設(shè)計(jì)成在事故工況 下能停堆，以便燃料和堆芯的損壞保持盡可能小的限度， 并防止反響堆冷卻劑系統(tǒng)壓力邊界 的損壞。對(duì)干設(shè)計(jì)基準(zhǔn)見2.1，要仔細(xì)考慮假設(shè)始發(fā)事件的過程。在規(guī)定停堆速率的要求時(shí)，必須確定保護(hù)系統(tǒng)和有關(guān)的平安執(zhí)行系統(tǒng)停堆手段的響應(yīng)時(shí)間。為檢測(cè)這些假設(shè)始發(fā)事件所選擇的變量必須滿足 HAD102/10中7.7和7.13的要求。停堆速

49、率取決于以下條件：1測(cè)量?jī)x表對(duì)需要進(jìn)行反響堆保護(hù)停堆的鑒別和響應(yīng)的能力。這就要求所選擇的儀表的量程足夠監(jiān)測(cè)各種假設(shè)始發(fā)事件；2停堆手段執(zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)時(shí)間，盡管和其他時(shí)間相比，這類響應(yīng)時(shí)間通常要短得多，但它是決定機(jī)構(gòu)選擇的因素；3停堆裝置的位置、停堆速率對(duì)以下因素敏感：停堆裝置在插入前與堆芯的距離見365;吸收劑注入管的位置，其位置必須保證吸收劑能迅速分散到堆芯活性區(qū)；4 停堆裝置要容易進(jìn)入堆芯。為此可使用導(dǎo)向管或其他結(jié)構(gòu)件見3.7 以便于停堆裝置進(jìn)入，并可以采用撓性接頭連接以減少停堆裝置全長(zhǎng)度的剛性;5仔堆手段進(jìn)入堆芯的速率。 為到達(dá)所要求的速率可采用以下一種或幾種方法：停堆裝置由重力作用落入

50、堆芯；停堆裝置先由彈簧觸發(fā)，然后由重力作用落入堆芯；停堆裝置由液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)進(jìn)入堆芯； 可溶性吸收劑由液壓或氣壓注入堆芯。設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮試驗(yàn)手段，以驗(yàn)證停堆裝置插入的速度。通過停堆裝置上適當(dāng)?shù)膫?感器測(cè)定，可驗(yàn)證其是否能順利插入改良型氣冷堆采用安裝在懸鏈上的重力傳感器。必須評(píng)價(jià)停堆系統(tǒng)的能力，它是3.9節(jié)所表達(dá)的平安分析的一局部。365環(huán)境考慮在反響堆壽期內(nèi)，為了使停堆系統(tǒng)的完整性不受危害，必須考慮堆內(nèi)環(huán)境對(duì)停堆系統(tǒng)的影響，包括：1輻照效應(yīng)如果停堆裝置處于高中子通量區(qū)或用于控制反響性，那么必須考慮吸收劑如硼在該區(qū)中損耗的影響。硼損耗的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生氦氣，如果含硼裝置中的氦氣積累會(huì)導(dǎo)致腫脹， 那么必

51、須保證停堆裝置性能不致因此受到損害。2溫度效應(yīng)必須考慮停堆裝置由于吸收中子或丫后發(fā)熱的影響。3化學(xué)效應(yīng)必須考慮外部流體冷卻劑或慢化劑環(huán)境的化學(xué)效應(yīng)對(duì)停堆裝置的腐蝕速率和機(jī) 械完整性的影響，以及整個(gè)反響堆冷卻劑系統(tǒng)和慢化劑系統(tǒng)中經(jīng)活化的腐蝕物質(zhì)遷移的 影響。4結(jié)構(gòu)尺寸變化由溫度變化、輻照或外部事件如地震引起的堆內(nèi)構(gòu)件的尺寸變化和位移，不得阻礙足夠數(shù)目的停堆手段進(jìn)入堆芯見3.7。3.7堆芯及有關(guān)結(jié)構(gòu)本條所論述的范圍包括組成并支承反響堆堆芯組件的結(jié)構(gòu)，以及和堆芯功能平安 密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)。堆芯及有關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須在運(yùn)行工況和事故工況下能保持其完整性，其完整性程度要使其能執(zhí)行所需要的平安功能。在設(shè)計(jì)中需

52、要加以考慮的、 能影響堆芯及有關(guān)結(jié)構(gòu)的可能的破壞機(jī)理包括：結(jié)構(gòu)上遞傳的和冷卻劑流動(dòng)引起的振動(dòng)、疲勞，內(nèi)部飛射物之類的其他機(jī)械效應(yīng)，熱、化學(xué)、水力和輻 照等效應(yīng)；以及地震運(yùn)動(dòng)。應(yīng)子以特別關(guān)注的是：停堆和保持停堆狀態(tài)的系統(tǒng)的損壞，燃料可冷卻性缺乏，燃料的損壞，以及反響堆冷卻劑壓力邊界的損壞。必須考慮壓力、溫度、溫 度變化和分布、腐蝕、輻照劑量率和壽期總劑量引起的尺寸變化、機(jī)械載荷和材抖性能的影響。必須計(jì)算結(jié)構(gòu)的輻照發(fā)熱并提供足夠的冷卻，必須對(duì)運(yùn)行工況和事故工況下的熱應(yīng)力留有適當(dāng)?shù)脑Ａ?，還必須考慮冷卻劑或慢化劑對(duì)結(jié)構(gòu)的化學(xué)效應(yīng)。設(shè)計(jì)中還必須包括對(duì)堆芯及有關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的檢查和更換的措施。反響堆冷卻劑

53、壓力邊界反響堆冷卻劑壓力邊界設(shè)計(jì)的某些方面和堆芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)，反響堆局部的冷卻劑壓力邊界可以是以下情況之一：a. 壓力容器，它包容整個(gè)堆芯，包括燃料組件及其支承結(jié)構(gòu)，慢化劑和反響堆冷卻劑；b. 多個(gè)單獨(dú)的壓力管組成的組件，每一壓力管形成一個(gè)燃料通通，壓力管的周圍是低壓液態(tài)慢化劑。改良型氣冷堆、輕水堆和壓力容器型重水堆的壓力容器是一個(gè)包容堆芯的大型厚壁容器， 容器上帶有的貫穿孔用于通過反響堆冷卻劑、測(cè)量?jī)x表和反響堆控制及停堆裝置，這些裝置處于反響堆高壓冷卻劑區(qū)域，堆芯組件和其他部件按有利于降低壓力容器壁上的中子通量的壓力管型重水堆的壓力邊界是由一些沒有貫穿孔的圓筒形薄壁管所組成， 儀表和反響性 控制及停堆裝置處于低壓慢化劑區(qū)域， 反響堆冷卻劑壓力邊界位于活性區(qū)內(nèi)， 并經(jīng)受堆芯中 的中子和丫通量的輻照。壓力管和壓力容器必須滿足本條對(duì)支承結(jié)構(gòu)布置的要求和 HAD102/08對(duì)壓力邊界設(shè)計(jì) 的要求。壓力管還必須滿足 對(duì)燃料組件支承結(jié)構(gòu)的要求。反響堆堆芯組件支承結(jié)構(gòu)堆芯組件支承結(jié)構(gòu)因反響堆的設(shè)計(jì)而異，可以是管板、堆芯吊籃或石墨鍵槽系統(tǒng)等，其作用是將燃料組件支承結(jié)構(gòu)與反響堆冷卻劑壓力邊界保持在所要求的相對(duì)幾何位置上。這些支承部件必須設(shè)計(jì)成在整個(gè)反響堆壽期內(nèi)都保待完整無損到如此程度，即在運(yùn)行工況和事故工況下都能執(zhí)行其功能的程度，此外必須考慮到由