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科普 | 核燃料在核电厂的一生

2020-05-29 15:45  来源:核电技术论坛    核电  核电厂  核燃料

新燃料组件到达核电厂后,首先会被放入乏燃料水池中贮存,并在具备条件后,向反应堆中装载。经过一个燃料循环周期后,反应堆里所有的燃料组件都将被卸载回到乏燃料水池,对于约三分之一左右已经到达设计燃耗的乏燃料组件便不再回堆使用,而替换一部分同等数量新的燃料组件,剩余的三分之二已经使用过的燃料组件将回堆进入第二或第三燃料循环的运行。


每一组进入核电厂的核燃料,都需要经历这样一个生命周期:

新燃料组件到达核电厂后,首先会被放入乏燃料水池中贮存,并在具备条件后,向反应堆中装载。经过一个燃料循环周期后,反应堆里所有的燃料组件都将被卸载回到乏燃料水池,对于约三分之一左右已经到达设计燃耗的乏燃料组件便不再回堆使用,而替换一部分同等数量新的燃料组件,剩余的三分之二已经使用过的燃料组件将回堆进入第二或第三燃料循环的运行。同时,由于替换了部分新燃料组件,燃料组件在反应堆内的布局发生了变化,但燃料组件所配插的相关组件在反应堆内的相对位置却不允许变化,所以需要在这些燃料组件再次入堆前,进行一次相关组件的倒换,而卸载出来的已达设计燃耗的乏燃料组件就寿终正寝了,将被一直存放在乏燃料水池中进行衰变冷却贮存。当乏燃料水池将要放满时,就可以将那些已充分衰变冷却的乏燃料装入乏燃料运输容器,运送往乏燃料后处理厂了。当然了,即便是我们国家谓之“国之光荣”的第一座核电站已经运行了28年了,乏燃料水池也还没装满呢。

这个过程是不是很复杂呢,让我们作个简单的比喻吧,相信换过蜂窝煤炉子的小伙伴们都会会心一笑,这不是和换蜂窝煤一样一样的吗?烧过的蜂窝煤炉子,先用煤夹子把煤块一块一块夹出来,最下面那块烧最透的不要,剩下的回填到炉子里,最上面再放上一块新煤就大功告成了。换下的煤块等着凉透了,就可以倒垃圾堆。

接下来,我们对核电厂的核燃料操作员们最常干的新燃料接收、装卸料工作进行一波深入介绍。

1.新燃料接收

核燃料从燃料制造厂运输到核电厂往往千里迢迢,为了保障一路安全,还对行车速度、启动、刹车有严格的限制,不但运输全程需要重兵押运,还需要给核燃料“全副武装”。燃料组件便是装载在这样一个新燃料组件运输容器中,这个容器有很高的设计制造标准,能耐高温灼烧、耐深水浸泡,还能从9m高空跌落而毫发无损。

新燃料组件运输容器集装箱到达现场后,将被吊运至燃料厂房,所有的新燃料接收工作都将在燃料厂房开展。在燃料厂房里,核燃料操作员们,我们可爱的核燃料的搬运工,开始了他们的表演,首先需要松开新燃料容器与集装箱的绑扎,通过辅助吊车将燃料组件承载容器吊至容器开箱间。在容器开箱间内,燃料操作员们已准备好了扳手、吊带、卸扣等等工具,磨刀霍霍,等着将新燃料组件运输容器的外壳打开。

辅助吊车将容器内件立起,然后垂直的将燃料组件吊出,在这个过程中必须要控制好容器内件与燃料组件之间连接的拆除工艺,确保燃料组件不会受损。

被吊出的燃料组件需要进行外观检查,检查是否存在缺陷,对配插有控制棒的燃料组件,还需进控制棒抽插力试验;一切检查无误后,燃料组件将会被吊运至新燃料升降机中,新燃料升降机将燃料组件下放至水池底部,随后通过人桥吊车将燃料组件转运放入乏燃料水池的目标贮存小室中,过程如下:

2.装卸料

装卸料工作需要在燃料厂房和反应堆厂房同步开展。

2.1装料

在燃料厂房内:人桥吊车将燃料组件从指定的乏燃料贮存格架小室内将燃料组件卸出,并放入燃料转运装置承载器内。带有燃料组件的承载器传至燃料厂房。人桥吊车回到乏燃料水池等待执行下一步操作。

在反应堆厂房内:装卸料机从燃料转运装置承载器内抓取燃料组件,并放入堆芯指定位置,而空的承载器将被传回燃料厂房,等待接收一下组燃料组件。

装料流程如下图所示:

2.2卸料

在反应堆厂房内:装卸料机从堆芯指定位置将燃料组件卸出,并插入燃料转运装置承载器内。燃料组件放入燃料转运装置承载器内,带有燃料组件的承载器被传至燃料厂房。装卸料机运行至堆芯开始下一步卸料操作。

在燃料厂房内:人桥吊车从燃料转运装置承载器内抓取燃料组件,并放入指定的乏燃料贮存格架小室内。将空的承载器被传至反应堆厂房,等待接收一下组燃料组件。

卸料流程图如下图所示:




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