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核燃料在核電廠的一生

來源:核電技術論壇 發布日期:2020-06-25

(作者:福清核電燃料工作室 ) 每一組進入核電廠的核燃料,都需要經歷這樣一個生命周期:
 


     新燃料組件到達核電廠后,首先會被放入乏燃料水池中貯存,并在具備條件后,向反應堆中裝載。經過一個燃料循環周期后,反應堆里所有的燃料組件都將被卸載回到乏燃料水池,對于約三分之一左右已經到達設計燃耗的乏燃料組件便不再回堆使用,而替換一部分同等數量新的燃料組件,剩余的三分之二已經使用過的燃料組件將回堆進入第二或第三燃料循環的運行。同時,由于替換了部分新燃料組件,燃料組件在反應堆內的布局發生了變化,但燃料組件所配插的相關組件在反應堆內的相對位置卻不允許變化,所以需要在這些燃料組件再次入堆前,進行一次相關組件的倒換,而卸載出來的已達設計燃耗的乏燃料組件就壽終正寢了,將被一直存放在乏燃料水池中進行衰變冷卻貯存。當乏燃料水池將要放滿時,就可以將那些已充分衰變冷卻的乏燃料裝入乏燃料運輸容器,運送往乏燃料后處理廠了。當然了,即便是我們國家謂之“國之光榮”的第一座核電站已經運行了28年了,乏燃料水池也還沒裝滿呢。

    這個過程是不是很復雜呢,讓我們作個簡單的比喻吧,相信換過蜂窩煤爐子的小伙伴們都會會心一笑,這不是和換蜂窩煤一樣一樣的嗎?燒過的蜂窩煤爐子,先用煤夾子把煤塊一塊一塊夾出來,最下面那塊燒最透的不要,剩下的回填到爐子里,最上面再放上一塊新煤就大功告成了。換下的煤塊等著涼透了,就可以倒垃圾堆。

     接下來,我們對核電廠的核燃料操作員們最常干的新燃料接收、裝卸料工作進行一波深入介紹。

1、新燃料接收

    核燃料從燃料制造廠運輸到核電廠往往千里迢迢,為了保障一路安全,還對行車速度、啟動、剎車有嚴格的限制,不但運輸全程需要重兵押運,還需要給核燃料“全副武裝”。燃料組件便是裝載在這樣一個新燃料組件運輸容器中,這個容器有很高的設計制造標準,能耐高溫灼燒、耐深水浸泡,還能從9m高空跌落而毫發無損。

    新燃料組件運輸容器集裝箱到達現場后,將被吊運至燃料廠房,所有的新燃料接收工作都將在燃料廠房開展。在燃料廠房里,核燃料操作員們,我們可愛的核燃料的搬運工,開始了他們的表演,首先需要松開新燃料容器與集裝箱的綁扎,通過輔助吊車將燃料組件承載容器吊至容器開箱間。在容器開箱間內,燃料操作員們已準備好了扳手、吊帶、卸扣等等工具,磨刀霍霍,等著將新燃料組件運輸容器的外殼打開。

     輔助吊車將容器內件立起,然后垂直的將燃料組件吊出,在這個過程中必須要控制好容器內件與燃料組件之間連接的拆除工藝,確保燃料組件不會受損。

     被吊出的燃料組件需要進行外觀檢查,檢查是否存在缺陷,對配插有控制棒的燃料組件,還需進控制棒抽插力試驗;一切檢查無誤后,燃料組件將會被吊運至新燃料升降機中,新燃料升降機將燃料組件下放至水池底部,隨后通過人橋吊車將燃料組件轉運放入乏燃料水池的目標貯存小室中,過程如下:

 

2、裝卸料

    裝卸料工作需要在燃料廠房和反應堆廠房同步開展。

    2.1裝料

    在燃料廠房內:人橋吊車將燃料組件從指定的乏燃料貯存格架小室內將燃料組件卸出,并放入燃料轉運裝置承載器內。帶有燃料組件的承載器傳至燃料廠房。人橋吊車回到乏燃料水池等待執行下一步操作。

    在反應堆廠房內:裝卸料機從燃料轉運裝置承載器內抓取燃料組件,并放入堆芯指定位置,而空的承載器將被傳回燃料廠房,等待接收一下組燃料組件。

    裝料流程如下圖所示:


 2.2卸料

    在反應堆廠房內:裝卸料機從堆芯指定位置將燃料組件卸出,并插入燃料轉運裝置承載器內。燃料組件放入燃料轉運裝置承載器內,帶有燃料組件的承載器被傳至燃料廠房。裝卸料機運行至堆芯開始下一步卸料操作。


    在燃料廠房內:人橋吊車從燃料轉運裝置承載器內抓取燃料組件,并放入指定的乏燃料貯存格架小室內。將空的承載器被傳至反應堆廠房,等待接收一下組燃料組件。

    卸料流程圖如下圖所示:

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