一种减少氚排放的方法与流程

本发明属于核电领域，具体涉及一种减少氚排放的方法。

背景技术：

1、氚是核电厂正常运行过程中向环境中排放的主要放射性产物之一，作为氢的同位素通常难以通过常规放射性核素分离手段去除。随着核电厂流出物管理水平的提高，氚排放问题日益成为制约核电厂建设和运行的制约因素。氚的产生途径主要包括：1)燃料中的三元裂变产生氚，并透过燃料包壳渗透进入一回路冷却剂；2)可燃毒物中的10b与中子发生反应产生氚，并透过燃料包壳或可燃毒物包壳渗透进入一回路冷却剂；3)次级中子源棒中发生9be(n,α)6he(β-)6li(n,α)t反应并透过次级中子源棒渗透进入一回路冷却剂；4)一回路冷却剂中的可溶硼发生反应产生氚。目前，现有减少氚排放的技术主要集中与降低前三类来源，但第4)类途径是氚的主要来源，通常占到排放氚总量的60％以上。因此，提供一种能够降低一回路冷却剂中可溶硼反应产生氚的方法，对于降低核电厂运行过程中的氚排放具有较高的实用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种减少氚排放的方法，降低由一回路中可溶硼反应生成的氚。

2、本发明的实施例提供一种减少氚排放的方法，包括以下步骤：提供核反应堆，所述核反应堆包括堆芯与一回路，所述堆芯包括燃料棒与控制棒，所述控制棒包括灰棒；在燃料循环末期前将至少部分所述灰棒至少部分插入堆芯并保持棒位恒定；在反应堆运行过程中，对所述一回路中的可溶硼浓度进行持续调节，补偿燃料和可燃毒物燃耗等因素引起的反应性变化；在燃料循环末期，在所述一回路中的可溶硼浓度低于给定阈值后将所述灰棒逐步提出，以释放灰棒吸收中子的反应性，直至燃料循环结束。在本方法中，一个燃料循环中大多数时间部分灰棒保持完全插入状态，从而充分利用灰棒对中子的吸收效果，减少对一回路冷却中可溶硼的需求，进而降低可溶硼反应产生的氚总量；在燃料循环末期，将灰棒提出以释放出反应后备性，不会影响核电厂运行的经济性。

3、在运行期间，如需要进行负荷跟踪运行，可先行适当对冷却剂系统进行硼化，部分提出灰棒，以便在负荷跟踪期间通过灰棒控制堆芯反应性，避免在负荷跟踪期间调硼。负荷跟踪结束后，适当对冷却剂系统进行稀释，恢复灰棒至插入状态。由于核电厂参与负荷跟踪较少，短时间实施负荷跟踪运行对冷却剂系统平均硼浓度的增加量较少。

4、进一步地，在部分实施例中，所述灰棒包括中子吸收能力较弱的中子吸收体，优选地，采用钨合金。由于钨合金中子吸收体中子吸收能力较弱，不会产生显著的功率分布畸变。

5、进一步地，在部分实施例中，至少部分所述灰棒不含有银铟镉中子吸收体。银铟镉的中子吸收性能过高，完全插入反应堆容易导致功率分布畸变，但可以对其进行改进，由部分的银铟镉中子吸收体和中子吸收能力较弱的中子吸收体组成，以形成中子吸收能力适宜的灰棒。

6、进一步地，在部分实施例中，对所述一回路中的可溶硼浓度进行持续调节的方法为视可燃毒物和燃料的燃耗情况对对一回路中的可溶硼进行硼化或稀释，以补偿长期反应性变化。采用部分插入的灰棒和/或部分插入的黑棒的组合对冷却剂系统温度、小幅功率波动等短期反应性变化、轴向功率分布等进行控制。

7、进一步地，在部分实施例中，所述给定阈值为5ppm-100ppm。当一回路中可溶硼浓度低于给定阈值，燃料棒燃耗已较为充分，提出灰棒以释放反应后备性，使燃料棒充分燃耗，保证反应堆的经济性。

8、进一步地，在部分实施例中，在反应堆运行前还包括针对灰棒长期插入导致的燃耗阴影效应，开展可行性分析的步骤，所述可行性分析包括功率分布峰因子、轴向功率分布控制、停堆裕量、一束棒误提事故和弹棒事故分析。

9、进一步地，在部分实施例中，所述核反应堆包括至少四组灰棒。

10、进一步地，在部分实施例中，每组所述灰棒包括四束灰棒

11、进一步地，在部分实施例中，所述核反应堆配置为ap1000、cap1000或cap1400反应堆。

技术特征：

1.一种减少氚排放的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的减少氚排放的方法，其特征在于，所述灰棒包括钨合金中子吸收体。

3.根据权利要求1所述的减少氚排放的方法，其特征在于，至少部分所述灰棒不含有银铟镉中子吸收体。

4.根据权利要求1或2或3所述的减少氚排放的方法，其特征在于，对所述一回路中的可溶硼浓度进行持续调节的方法为根据可燃毒物和燃料的燃耗情况对一回路中的可溶硼进行硼化或稀释。

5.根据权利要求1或2或3所述的减少氚排放的方法，其特征在于，所述给定阈值为5ppm-100ppm。

6.根据权利要求1或2或3所述的减少氚排放的方法，其特征在于，在反应堆运行前，还包括针对灰棒长期插入导致的燃耗阴影效应开展可行性分析的步骤，所述可行性分析包括功率分布峰因子、轴向功率分布控制、停堆裕量、一束棒误提事故和弹棒事故分析。

7.根据权利要求1或2或3所述的减少氚排放的方法，其特征在于，所述核反应堆包括至少四组灰棒。

8.根据权利要求7所述的减少氚排放的方法，其特征在于，每组所述灰棒包括至少四束灰棒。

9.根据权利要求1或2或3所述的减少氚排放的方法，其特征在于，所述核反应堆配置为ap1000、cap1000或cap1400反应堆。

技术总结一种减少氚排放的方法，包括以下步骤：提供具有灰棒的反应堆，在燃料循环末期前将至少部分灰棒部分插入堆芯并保持棒位恒定，并在反应堆运行过程中持续调节一回路中的可溶硼浓度补偿燃料和可燃毒物燃耗引起的反应性变化，在燃料循环末期当一回路中可溶硼浓度低于给定阈值时将灰棒逐步提出。该方法能够在燃料循环的多数时间内充分发挥灰棒的中子吸收性，降低对一回路冷却剂中可溶硼的需求，从而减少可溶硼反应途径产生的氚，进而减少其排放量。技术研发人员：杨庆湘,曹泓,王丽华,杜炳,李薇,牛刚,齐威受保护的技术使用者：上海核工程研究设计院股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9