CSR150反应性控制研究

卢迪; 王连杰; 夏榜样; 黄彦平; 姚磊; 刘鑫尧; 周亚婧

doi:10.13832/j.jnpe.2023.S1.0095

CSR150反应性控制研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S1.0095

1.
中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室，成都，610213
2.
中国核动力研究设计院核反应堆热工水力技术重点实验室，成都，610213

基金项目: 国家自然科学基金 (12075288)；国家重点研发计划国际科技合作专项(2018YFE0116100)

详细信息

作者简介:
卢　迪（1989—），男，硕士研究生，高级工程师，现从事反应堆物理研究，E-mail: ludyhao@126.com

中图分类号: TL333
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出版历程
- 收稿日期: 2023-03-04
- 修回日期: 2023-04-05
- 刊出日期: 2023-06-15

Study on Reactivity Control of CSR150

1.
Science and Technology on Reactor System Design Technology Laboratory, Nuclear Power Institute of China, Chengdu, 610213, China
2.
CNNC Key Laboratory Thermal-Hydraulics Technology, Nuclear Power Institute of China, Chengdu, 610213, China

摘要

摘要: 超临界水冷技术示范堆（CSR150）借鉴了中国超临界水冷堆（CSR1000）的反应性控制方式，依靠可燃毒物及控制棒进行反应性控制。本文在优选Er₂O₃作为可燃毒物的基础上，提出采用富集¹⁶⁷Er的设计方式，以降低寿期末Er₂O₃带来的反应性惩罚。对CSR150的控制棒设计进行研究，提出控制棒分区设计方案，采用富集硼作为安全棒吸收体材料，提升堆芯反应性控制能力。通过对堆芯关键设计参数进行分析评价可知，本文提出的反应性控制方案满足CSR150设计要求。
- 超临界水冷堆 /
- 超临界水冷技术示范堆（CSR150） /
- 可燃毒物 /
- 控制棒 /
- 富集同位素 /
- 反应性控制
Abstract: The supercritical water-cooled demonostration reactor CSR150 uses the reactivity control technology in CSR1000 for reference: reactivity control is realized through burnable poisons and control rods. Based on the selection of erbium oxide as burnable poison, this paper puts forward a design method of ¹⁶⁷Er enrichment to reduce the reactivity penalty caused by erbium oxide at EOL. The control rod design of CSR150 is studied, and the zoning design of the control rod is proposed. Boron enrichment is used as the safety rod material to improve the reactivity control ability. The evaluation results of key parameters of the core show that the proposed reactivity control scheme meets the design requirements of CSR150.
- Supercritical water-cooled reactor /
- CSR150 /
- burnable poison /
- Control rods /
- Enrichment isotope /
- Reactivity control

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图 1 燃料组件布置方案

Figure 1. Fuel Assembly Layout Scheme

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图 2 CSR150燃料组件横截面示意图

Figure 2. Cross Section of CSR150 Fuel Assembly

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图 3 组件K_inf随燃耗变化曲线

Figure 3. Variation of K_inf with Burnup

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图 4 剔除¹⁶⁶Er后组件K_inf随燃耗变化曲线

Figure 4. Variation of K_inf with Burnup after ¹⁶⁶Er Removal

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图 5 富集¹⁶⁷Er后组件K_inf随燃耗变化曲线

Figure 5. Variation of K_inf with Burnup after ¹⁶⁷Er Enriched

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图 6 CSR150控制棒

Figure 6. CSR150 Control Rod

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图 7 CSR150控制棒组件横截面

Figure 7. Cross Section of CSR150 Control Rod Assembly

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图 8 控制棒反应性控制能力随¹⁰B富集度的变化

Figure 8. Variation of Reactivity Control Ability with ¹⁰B Enrichment

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图 9 CSR150控制棒布置方案

Figure 9. Control Rod Layout Scheme for CSR150

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图 10 CSR150控制棒分区设计方案

Figure 10. Control Rod Zoning Design Scheme for CSR150

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图 11 控制棒分组方案

Figure 11. Control Rod Grouping Scheme

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图 12 控制棒棒位

Figure 12. Control Rod Position

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表 1 控制棒价值计算结果

Table 1. Control Rod Value Calculation Results

状态控制棒价值/pcm

全棒提 8888
S1插入 843
S2插入 2143
B插入 1882
A插入 2242

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表 2 “卡棒”计算结果

Table 2. "Control Rod Stuck" Calculation Results

发生“卡棒”的棒组堆芯K_eff

S1 0.9816
S2 0.9754
B 0.9742
A 0.9789

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参考文献(6)

[1]	肖泽军,李翔,黄彦平,等. 超临界水冷堆技术研发(第一阶段)综述[J]. 核动力工程,2013, 34(1): 1-4,14. doi: 10.3969/j.issn.0258-0926.2013.01.001
[2]	夏榜样,杨平,王连杰,等. 超临界水冷堆CSR1000堆芯初步概念设计[J]. 核动力工程,2013, 34(1): 9-14.
[3]	WANG L J, YANG P, LU D, et al. Study on optimization design for CSR1000 core[J]. Journal of Nuclear Engineering and Radiation Science, 2018, 4(1): 011013. doi: 10.1115/1.4037669
[4]	WANG L J, QIN D, LI Q, et al. A new SCWR fuel assembly with two-row fuel rods between the hexagonal moderator channels[J]. Annals of Nuclear Energy, 2013, 58: 60-64. doi: 10.1016/j.anucene.2013.02.029
[5]	夏榜样,杨平,王连杰,等. 超临界水冷堆CSR1000反应性控制方法研究[J]. 核动力工程,2013, 34(1): 26-30. doi: 10.3969/j.issn.0258-0926.2013.01.006
[6]	WANG L J, ZHAO W B, YANG P, et al. Development of SNTA code system for SCWR core steady-state analysis[J]. Journal of Nuclear Engineering and Radiation Science, 2017, 3(2): 021005. doi: 10.1115/1.4035334