Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố cơ học thủy nhiệt đến thanh nhiên liệu sử dụng trong lò phản ứng hạt nhân VVER AES 2006 trong quá trình vận hành bình thường

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN CÔNG ĐỨC Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố học, thủy nhiệt đến nhiên liệu sử dụng lò phản ứng hạt nhân VVER AES-2006 trình vận hành bình thường Chuyên ngành: KỸ THUẬT HẠT NHÂN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN TUẤN KHẢI Hà Nội – 2018 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Công Đức LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình khoa học chưa cá nhân tổ chức công bố Tất số liệu luận văn trung thực, khách quan có nguồn gốc rõ ràng Các kết nghiên cứu luận văn tơi tự tìm hiểu, phân tích cách trung thực, khách quan phù hợp với thực tiễn Việt Nam Các kết chưa công bố nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm cơng trình nghiên cứu riêng mình! Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả Luận văn Nguyễn Công Đức Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Công Đức LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến quý thầy cô giáo tham gia giảng dạy lớp cao học khóa 2015B, chuyên ngành Kỹ thuật hạt nhân, thầy cô Viện Đào tạo Sau đại học – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Lãnh đạo Viện Kỹ thuật hạt nhân Vật lý môi trường – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện cho em trình học tập hồn thành luận văn Xin cảm ơn nhóm thực đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng q trình vận hành đến tính chất nhiên liệu vỏ nhiên liệu lò phản ứng VVER1000” gồm TS Trần Đại Phúc số cá nhân khác giúp đỡ tơi q trình thực Luận văn Đặc biệt xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Tuấn Khải định hướng truyền đạt kiến thức chuyên môn, kinh nghiệm vô quý báu nghiên cứu khoa học giúp em thực hoàn thành luận văn Mặc dù thân cố gắng chắn luận văn không tránh khỏi thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng góp bổ sung q thầy bạn Tác giả Luận văn Nguyễn Công Đức Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Công Đức MỤC LỤC DANH MỤC THUẬT NGỮ DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU A Cơ sở thực Luận văn B Mục tiêu phạm vi nghiên cứu C Phương pháp nghiên cứu D Cấu trúc luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan tình hình phát triển cơng nghệ lò phản ứng VVER 1.2 Đặc điểm lò phản ứng hạt nhân VVER-AES2006 1.3 Đặc điểm thiết kế nhiên liệu hạt nhân 10 1.4 Các biến đổi nhiên liệu tác dụng xạ điều kiện vận hành lò phản ứng 16 1.5 Những biến đổi nhiệt nhiên liệu hạt nhân lò phản ứng 28 1.6 Các trình nhiệt thủy lực học nhiên liệu hạt nhân lò phản ứng 42 1.7 Những biến đổi hóa học nhiên liệu hạt nhân lị phản ứng 51 CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN NHIÊN LIỆU FRAPCON-3.568 2.1 Tổng quan chương trình FRAPCON-3.5 68 2.2 Cấu trúc phương pháp tính chương trình FRAPCON-3.5 71 2.3 Mơ hình chương trình FRAPCON-3.5 75 CHƯƠNG PHÂN TÍCH ĐẶC TRƯNG THANH NHIÊN LIỆU TVS-2006 83 3.1 Đặc điểm thiết kế nhiên liệu TVS-2006 83 3.2 Tiêu chuẩn chấp nhận sử dụng phân tích 83 3.3 Phương pháp phân tích mơ hình hóa 88 3.4 Đánh giá thiết kế nhiên liệu TVS-2006 89 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO 109 PHỤ LỤC 111 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Công Đức DANH MỤC THUẬT NGỮ Từ viết tắt BWR BTNLHN CHF DNB IAEA LOCA LWR NO NMĐHN PCI PCMI PWR RIA SCC TNLHN US NRC VVER (WWER) ε σ Tiếng Anh Boiling Water Reactor Critical Heat Flux Departure from Nuclear Boiling International Atomic Energy Agency Loss Of Coolant Accident Light Water Reactor Normal Operation Pellet Cladding Interaction Pellet Cladding Mechanical Interaction Pressurized Water Reactor Reactivity Initiated Accident Stress Corrosion Cracking United State Nuclear Regulatory Commission Vodo-Vodyanoi Energetichesky Reactor/WaterCooled Water-Moderated Energy Reactor Strain Stress Tiếng Việt Lị phản ứng hạt nhân nước sơi Bó nhiên liệu hạt nhân Thông lượng nhiệt tới hạn Dời khỏi sôi nhân Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế Tai nạn/sự cố chất tải nhiệt Lị phản ứng hạt nhân nước nhẹ Vận hành bình thường Nhà máy điện hạt nhân Tương tác viên gốm - vỏ bọc Tương tác học viên gốm-vỏ bọc Lò phản ứng hạt nhân nước áp lực Tai nạn/sự cố khởi phát độ phản ứng Rạn nứt ăn mòn ứng suất Thanh nhiên liệu hạt nhân Ủy ban Pháp quy hạt nhân Hoa Kỳ Lò phản ứng hạt nhân nước áp lực kiểu Nga Biến dạng Ứng suất Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Công Đức DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Một số thông số thiết kế lò phản ứng hạt nhân VVER-AES2006 .7 Bảng Các thơng số vùng hoạt VVER-AES2006 [1] Bảng Các khối chương trình FRAPCON-3.5 [3] 71 Bảng Dữ liệu phân bố công suất dọc trục tương đối nhiên liệu [12] 89 Bảng Các kết tính tốn độ bền nhiên liệu 97 Bảng 3 Các kết tính tốn biến dạng hình học nhiên liệu 102 Bảng Các kết tính tốn độ dày lớp oxit hàm lượng hydro tích lũy .104 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Cơng Đức DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Các hệ lị phản ứng hạt nhân VVER Hình Mơ hình tổ hợp thiết bị vịng sơ cấp lị phản ứng VVER-AES2006 Hình Bó nhiên liệu lị phản ứng hạt nhân VVER-AES2006 [12] 10 Hình Thanh nhiên liệu theo thiết kế Hoa Kỳ-Châu Âu (KSPN-Hàn Quốc) 11 Hình Bó nhiên liệu theo thiết kế Hoa Kỳ-Châu Âu (Westinghouse) 12 Hình Thanh nhiên liệu tiêu chuẩn sử dụng lò phản ứng VVER-1000 13 Hình Thanh nhiên liệu hạt nhân VVER-AES2006 16 Hình Tác động xạ nơtron vật liệu rắn 19 Hình đồ mô tả lượng, khoảng chạy, số lượng khuyết tật tạo trình phân rã α phân hạch UO2 (spph- sản phẩm phân hạch, n.t- nguyên tử) 22 Hình 10 Tổn thất lượng, khu vực dừng lại mảnh vỡ hạt nhân hạt α UO2 (Ed lượng ngưỡng chuyển dịch khỏi nút mạng) 23 Hình 11 Các khuyết tật mạng lưới làm thay đổi tính chất vật liệu .26 Hình 12 (a) Sự biến đổi tính chất vật liệu theo mật độ dòng nơtron, (b) Sự thay đổi tế bào mạng tinh thể hợp kim zirconi tác dụng chiếu xạ .27 Hình 13 Phân bố nhiệt độ nhiên liệu chất làm mát phụ thuộc công suất nhiệt tuyến tính 34 Hình 14 Sự thay đổi vi cấu trúc nhiên liệu UO2 phụ thuộc nhiệt độ độ cháy 37 Hình 15 Sự biến đổi hình dạng viên gốm vỏ nhiên liệu lò phản ứng [4] 37 Hình 16 Ảnh hưởng nhiên liệu tới vỏ bọc E110RXA giai đoạn khác lò phản ứng VVER: 38 Hình 17 Thử nghiệm thay đổi độ cong nhiên liệu TVSA TVS-2 theo chiều cao 38 Hình 18 Đặc trưng biến dạng theo thời gian trình rão vật liệu .40 Hình 19 Dữ liệu trình mỏi hợp kim zircaloy-2 chiếu xạ .41 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Cơng Đức Hình 20 Biến dạng hình học nhiên liệu, (a) kiểu chữ S, (b) kiểu chữ C [6] 48 Hình 21 Quan hệ độ cong bó độ lệch khỏi kích thước khe hở danh định bó 48 Hình 22 Tỷ lệ dạng ăn mòn khác vỏ bọc nhiên liệu Mỹ [4] .51 Hình 23 Các phản ứng xảy ba giai đoạn trình 53 Hình 24 Trạng thái vỏ bọc phản ánh trình hóa - lý phức tạp diễn nhiên liệu hạt nhân 56 Hình 25 Sơ đồ vi cấu trúc zirconi oxit tạo thành điều kiện khác 57 Hình 26 Cơ chế ăn mịn dạng hạch 58 Hình 27 Hiện tượng rạn nứt ăn mòn ứng suất (SCC) .65 Hình 28 Sự phụ thuộc SCC gây iot vào thời gian phơi chiếu .65 Hình Sơ đồ giản lược chương trình FRAPCON-3.5 [3] 69 Hình 2 Lưu đồ tính tốn chương trình FRAPCON-3.5 [3] 72 Hình Lưu đồ gọi thủ tục chương trình FRAPCON-3.5 [3] 74 Hình Phân bố nhiệt độ nhiên liệu hạt nhân [3] 76 Hình Lưu đồ tính tốn nhiệt độ nhiên liệu vỏ bọc [3] [4] 76 Hình Phân bố điểm lưới sai phân [3] 78 Hình Lưu đồ tính tốn biến dạng đàn hồi [3] 80 Hình Tốc độ sinh nhiệt tuyến tính nhiên liệu TVS-2006 [12] 89 Hình Nhiệt độ trung bình nhiên liệu chu kỳ vận hành 92 Hình 3 Nhiệt độ trung bình tâm nhiên liệu theo chiều dọc nhiên liệu .92 Hình Nhiệt độ trung bình lớp vỏ bọc theo chiều dọc nhiên liệu .93 Hình Nhiệt độ bề mặt bên ngồi lớp vỏ bọc theo chiều dọc nhiên liệu 93 Hình Tỷ lệ phát tán khí phân hạch nhiên liệu 94 Hình Tỷ lệ phát tán khí phân hạch theo trục nhiên liệu 94 Hình Áp suất khí bên nhiên liệu 95 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Cơng Đức Hình Độ cháy trung bình nhiên liệu chu kỳ vận hành 95 Hình 10 Độ cháy theo chiều dọc nhiên liệu .96 Hình 11 Ứng suất hiệu dụng vỏ bọc theo trục nhiên liệu 98 Hình 12 Ứng suất tiếp tuyến vỏ bọc theo trục nhiên liệu 99 Hình 13 Biến dạng tiếp tuyến vỏ bọc theo trục nhiên liệu 99 Hình 14 Biến dạng đàn hồi tiếp tuyến vỏ bọc theo trục nhiên liệu 100 Hình 15 Biến dạng đàn hồi hướng trục theo trục nhiên liệu 100 Hình 16 Biến dạng đàn hồi hướng tâm theo trục nhiên liệu 101 Hình 17 Độ giãn dài vỏ bọc nhiên liệu trình vận hành .102 Hình 18 Tốc độ rão vỏ bọc theo trục nhiên liệu 103 Hình 19 Tốc độ phồng nở nhiên liệu theo trục nhiên liệu 103 Hình 20 Độ dày lớp oxit bề mặt vỏ bọc theo trục nhiên liệu 105 Hình 21 Hàm lượng hydro tích lũy vỏ bọc theo trục nhiên liệu .105 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Công Đức MỞ ĐẦU A Cơ sở thực Luận văn Trong nhiều năm qua, thiết kế nhiên liệu sử dụng loại lị phản ứng hạt nhân khơng ngừng cải tiến nhằm tối ưu hóa đặc trưng vận hành vùng hoạt lò phản ứng Trong suốt trình cải tiến nhiên liệu, thay đổi chủ yếu tập trung vào hình dạng, vật liệu, cấu trúc kích thước nhiên liệu nhằm đáp ứng điều kiện vận hành khác lò phản ứng Do đó, dự đốn sát hiệu nhiên liệu trở nên quan trọng việc thiết kế đánh giá an toàn nhiên liệu hạt nhân (TNLHN) Điều cho phép vận hành nhà máy điện hạt nhân cách hiệu an toàn; tăng hiệu kinh tế quản lý nhiên liệu hạt nhân Trong năm gần đây, quan, viện nghiên cứu Việt Nam nghiên cứu lò phản ứng hạt nhân như: đề tài nghiên cứu lò phản ứng nước nhẹ Mỹ Nga (cơng nghệ lị AP-1000, VVER-1000, VVER-1200), có nghiên cứu, phân tích an tồn đặc tính học, thủy nhiệt nhiên liệu hạt nhân điều kiện vận hành bình thường Hầu hết chương trình tính tốn sử dụng cho mục đích phân tích an tồn đa phần khía cạnh thủy nhiệt (chương trình RELAP5, RELAP/SCDAP, CATHARE, MELCOR,…) hay khía cạnh vật lý (MCNP, MVP, SRAC,…) Các nghiên cứu chương trình tính tốn nhiên liệu hạt nhân cịn hạn chế, đặc biệt nhiên liệu lò phản ứng VVER AES-2006 Các kết nghiên cứu Luận văn trình bày hiểu biết cần thiết đặc điểm cơng nghệ lị phản ứng, đặc trưng thiết kế, ảnh hưởng trình vận hành nhiên liệu hạt nhân nhằm nâng cao lực phân tích an tồn, phục vụ cho việc phân tích, đánh giá an tồn lị phản ứng hạt nhân Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Biến dạng tiếp tuyến, % Biến dạng đàn hồi tiếp tuyến, % Biến dạng đàn hồi hướng trục, % Biến dạng đàn hồi hướng tâm, % Nguyễn Công Đức 0,14 0,06 0,20 - 0,5 2,5 - 0,05 0,01 0,06 - - - - 0,07 0,02 0,09 - - - - - - - - 0,06 0,0029 0,0629 Hình 11 Ứng suất hiệu dụng vỏ bọc theo trục nhiên liệu 98 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Công Đức Hình 12 Ứng suất tiếp tuyến vỏ bọc theo trục nhiên liệu Hình 13 Biến dạng tiếp tuyến vỏ bọc theo trục nhiên liệu 99 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Công Đức Hình 14 Biến dạng đàn hồi tiếp tuyến vỏ bọc theo trục nhiên liệu Hình 15 Biến dạng đàn hồi hướng trục theo trục nhiên liệu 100 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Công Đức Hình 16 Biến dạng đàn hồi hướng tâm theo trục nhiên liệu 3.4.3 Kết tính tốn biến dạng hình học Trong chu kỳ vận hành, độ giãn dài cực đại cột nhiên liệu 5,02 mm độ giãn dài cực đại nhiên liệu điều kiện vận hành 30,23 mm Các nghiên cứu phân tích thực nghiệm độ giãn dài bó nhiên liệu nhiệt chiếu xạ (~0,15%) khoảng cách độ hở đầu nhiên liệu khối đỉnh bó trạng thái nóng ~61,6 mm (khơng tính đến độ giãn dài nhiên liệu) Biên dự trữ an toàn độ giãn dài nhiên liệu K = 61,6/30,23 = 2,04 Khi trạng thái vật liệu vỏ bọc chịu mức áp suất đạt đến tới hạn tích lũy thời gian dài biến dạng rão phồng nở lớp vỏ bọc nhiên liệu dễ dàng bị gãy vụn Các kết tính toán cho thấy tốc độ rão cực đại vỏ bọc 6,48.10-11 m/m/s tốc độ phồng nở cực đại lớp vỏ bọc 8,64.10-11 m/m/s 101 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Công Đức Các kết tính tốn độ biến dạng nhiên liệu đưa Bảng 3.4 Hình 3.17-3.19 Bảng 3 Các kết tính tốn biến dạng hình học nhiên liệu Tham số Hiệu Độ Cực PSAR Giá trị Biên dự Biên an bất giới trữ an toàn dụng đại định hạn toàn, K chuẩn, [K] Độ giãn dài cột nhiên liệu, mm 3,18 1,84 Độ giãn dài nhiên liệu, mm 18,31 11,92 30,23 Tốc độ rão vỏ bọc, m/m/s 5,78 0,70 Tốc độ phồng nở, m/m/s 7,63 1,01 5,02 - - - - 47,7 61,6 2,04 - 6,48 10-11 - - - - 8,64 10-11 - - - - Hình 17 Độ giãn dài vỏ bọc nhiên liệu trình vận hành 102 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Cơng Đức Hình 18 Tốc độ rão vỏ bọc theo trục nhiên liệu Hình 19 Tốc độ phồng nở nhiên liệu theo trục nhiên liệu 103 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Cơng Đức 3.4.4 Kết tính tốn q trình oxy hóa hydro hóa Trong q trình vận hành, độ dày lớp oxit hàm lượng hydro tích lũy lớp vỏ bọc gây ảnh hưởng khả truyền nhiệt toàn vẹn lớp vỏ bọc nhiên liệu Hàm lượng hydro cao lớp vỏ bọc hợp kim zirconi làm tăng độ giòn đồng thời làm suy giảm đặc tính bền vật liệu Các kết tính tốn q trình oxy hydro hóa vỏ bọc nhiên liệu cho thấy độ dày lớp oxit cực đại bề mặt vỏ bọc 20,21 μm, biên dự trữ an tồn K= 2,97 Hàm lượng tích lũy hydro cực đại 73,42 ppm, biên dự trữ an tồn K= 5,45 Các kết tính tốn cho thấy lớp vỏ bọc nhiên liệu đáp ứng tin cậy khả vận hành nhiên liệu TVS-2006 điều kiện vận hành ổn định lò phản ứng VVER-AES2006 Các kết tính tốn độ dày lớp oxit hàm lượng hydro tích lũy lớp vỏ bọc đưa Bảng 3.5 Hình 3.21 - 3.22 Bảng Các kết tính tốn độ dày lớp oxit hàm lượng hydro tích lũy Tham số Hiệu dụng Độ bất định Cực đại PSAR Giá trị giới hạn Biên dự trữ an toàn, K Biên an toàn chuẩn, [K] Độ dày lớp oxit, μm 15,11 5,10 20,21 30 60 2,97 1,5 Hàm lượng hydro, ppm 68,05 5,37 73,42 60-80 400 5,45 - 104 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Cơng Đức Hình 20 Độ dày lớp oxit bề mặt vỏ bọc theo trục nhiên liệu Hình 21 Hàm lượng hydro tích lũy vỏ bọc theo trục nhiên liệu 105 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Công Đức KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Thông qua trình nghiên cứu, Luận văn đạt kết sau: - Tổng quan cơng nghệ lị phản ứng VVERAES-2006, thiết kế tiêu chuẩn an tồn nhiên liệu TVS-2006 q trình vận hành bình thường; - Tổng quan tượng, ảnh hưởng mặc học, thủy nhiệt, neutron nhiên liệu hạt nhân TVS-2006 lò phản ứng VVERAES-2006; - Sử dụng chương trình FRAPCON-3.5 để tính tốn phân tích đặc tính học thủy nhiệt nhiên liệu TVS-2006 Kết tính tốn từ chương trình FRAPCON-3.5 phù hợp với kết đưa Hồ sơ phân tích an tồn sơ (PSAR) lò phản ứng VVER-1200 (AES-2006) tiêu chuẩn an tồn Liên bang Nga; - Phân tích đánh giá ảnh hưởng tượng vật lý đến đặc trưng học nhiên liệu TVS-2006 điều kiện vận hành bình thường theo tiêu chuẩn giới hạn vận hành đưa quan pháp quy hạt nhân Liên Bang Nga Trong đó, bật lên vấn đề bao gồm: Tiêu chuẩn độ bền, tiêu chuẩn độ biến dạng, tiêu chuẩn nhiệt - vật lý tiêu chuẩn ăn mịn Các phân tích cho thấy kết tính tốn chương trình FRAPCON-3.5 dự đoán tốt đặc trưng nhiên liệu TVS-2006 điều kiện vận hành ổn định Các giá trị tính tốn tham số quan tâm thấp giá trị giới hạn cho thấy biên dự trữ an toàn lớn biên dự trữ chuẩn Từ kết đạt được, Luận văn hoàn toàn đảm bảo đáp ứng yêu cầu Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Song song với kết đó, Luận văn cịn có hạn chế sau: 106 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Công Đức - Chưa đánh giá xác độ bất định kết tính tốn Việc đánh giá độ bất định thực dựa thông số đầu vào phương pháp lấy mẫu ngẫu nhiên để hoán vị giá trị đầu vào - Một vài sai khác kết tính tốn áp suất khí nhiên liệu chưa đầy đủ thông tin lịch sử công suất thiết kế độ bất định PSAR-AES2006 phương pháp phân tích Ngồi ra, cần phải xem xét lại liệu đưa từ tài liệu đối chiếu phân tích dựa phản hồi kinh nghiệm vận hành thiết kế Hạn chế nêu Luận văn mục tiêu mà đặt cho nghiên cứu Kiến nghị Qua trình nghiên cứu thực luận văn tác giả có số đề xuất, kiến nghị sau: - Để có độ tin cậy cao kết phân tích, cần phải nghiên cứu cách sâu sắc cấu trúc, phương pháp mơ hình hóa chương trình; kiểm tra độ tin cậy thơng số đầu vào input; thực tính tốn liên kết với chương trình vật lý nơtron, chương trình thủy nhiệt nhằm bổ sung điều kiện biên lịch sử cơng suất; - Để đánh giá cách tồn diện đặc trưng nhiên liệu, cần phải phát triển tính tốn với điều kiện chuyển tiếp cố/tai nạn lị phản ứng Trong đó, với điều kiện chuyển tiếp đặc trưng toán nhảy mức công suất, với điều kiện cố/tai nạn đặc trưng tốn LOCA/RIA Các tính tốn cần phải sử dụng chương trình phân tích điều kiện chuyển tiếp, cố/tai nạn khác FRAPTRAN-1.5 [5] [6], nhiên, chương trình FRAPCON-3.5 phải sử dụng để tính tốn điều kiện ban đầu cho q trình chuyển tiếp hay cố/tai nạn Như vậy, luận văn tiến hành nghiên cứu, phân tích đặc trưng học thủy nhiệt nhiên liệu hạt nhân áp dụng đánh giá thiết kế nhiên liệu VVER-AES2006 điều kiện vận hành bình thường lò phản ứng 107 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Công Đức Các kết nghiên cứu luận văn tài liệu tham khảo bổ ích quan vận hành nhà máy điện quan quản lý nhà nước việc đưa tiêu chuẩn dẫn nhằm đảm bảo yêu cầu an toàn cho vận hành nhà máy điện hạt nhân Đồng thời, luận văn tài liệu hữu ích đặc trưng học thủy nhiệt nhiên liệu quan nghiên cứu hay trường đại học có chuyên nghành liên quan đến điện hạt nhân 108 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Công Đức TÀI LIỆU THAM KHẢO Geelhood K.J., W.G Luscher and C.E Beyer (2014), FRAPCON-3.5: A Computer for the Calculation of Steady-State, Thermal-Mechanical Behaviour of Oxide Fuel Rods for High Burn-up, NUREG/CR-7022, Vol.1, US NRC, USA Geelhood K.J., W.G Luscher and C.E Beyer (2014), FRAPCON-3.5: Integral Assessment, NUREG/CR-7022, Vol.2, US NRC, USA Jinzhao Zhang (2013), “Simulation of Fuel Behaviors Under LOCA and RIA Using FRAPTRAN and Uncertainty Analysis with DAKOTA”, IAEA Technical Meeting on Modeling of Water-Cooled Fuel Including Design Basis and Severe Accidents, China Kopytov I.I., S.B.Ryzhov, Yu.M Semchenkov et al (2009), Prelimary Safety Analysis Report Novovoronezh NPP-2 Power Unit 1, Rusia Massoud T Simnad (2002), Nuclear Reactor Materials and Fuels, University of California, San Diego Molchanov V.L (2009), Nuclear Fuel VVER Reactors Actual State and Trends, Russia Olander D.R (1975), Fundamental Aspects of Nuclear Reactor Elements, USA ROSATOM (2011), Concept Solutions by the Example of Leningrad NPP-2, Design AES-2006, Rusia ROSATOM (2009), The AES-2006 Reactor Plant, a Strategic Choice, Rusia 10 Todd Allen (2012), Nuclear Fuel Performance, University of Wisconsin, USA 11 Todreas N.E & al (1990), Nuclear Systems: Thermal Hydraulic Fundamentals, Hemisphere pushing corporation 12 TVEL (2011), Nuclear Fuel for VVER Reactors, fuel company of Rosatom, Russia 109 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Công Đức 13 Vitaly Ermolaev (2009), “Introduction to the AES-2006 NPP Design based on VVER (PWR) Technology”, AES-2006 Intended for Loviisa3, Rusia 14 X.A Andrushenko, A.M Aphrov, B.IU Vaciliev, V.N Genheralov, K.B Koxounov, IU.M Shemchenkov, V.Ph Ukraixev (2010), NPP with VVER-1000 Reactor Types, Moskva, Rusia 15 Yegorova L., G.Abyshov et al (1999), Data Base on the Behavior of High Burn-up Fuel Rods with Zr-1%Nb Cladding and UO2 Fuel (VVER Type) under Reactivity Accident Conditions, NUREG/IA-0156, Vol.3, US NRC, USA 16 Yu Wenchi & al (2011), “PWR Fuel Element Stability Analysis”, 2011 Water Reactor Fuel Performance Meeting, Chengdu, China 110 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Cơng Đức PHỤ LỤC INPUT MƠ PHỎNG ĐẶC TRƯNG THANH NHIÊN LIỆU TVS-2006 TRONG TRẠNG THÁI VẬN HÀNH BÌNH THƯỜNG ******************************************************************* * FRAPCON-3.5, Steady-state fuel rod analysis code * * * * CASE DESCRIPTION: TVS-2006 fuel rod for VVER-AES2006 *UNIT FILE DESCRIPTION * * -Output: * * Output : * * STANDARD PRINTER OUTPUT * * Scratch: * * SCRATCH INPUT FILE FROM ECH01 * * Input: FRAPCON-3.5 INPUT FILE (UNIT 55) ******************************************************************* * GOESINS: FILE05='nullfile', STATUS='UNKNOWN', FORM='FORMATTED', CARRIAGE CONTROL='NONE' * * GOESOUTS: FILE06='TVS2006-Nominal.out', STATUS='UNKNOWN', CARRIAGE CONTROL='LIST' FILE66='TVS2006-Nominal.plot', STATUS='UNKNOWN', FORM='FORMATTED',CARRIAGE CONTROL='LIST' /******************************************************************* TVS-2006 fuel rod for VVER_AES2006 reactor $frpcn im=29, nr=17, ngasr=45, na=50, mechan=2 $end $frpcon dco=0.0091, thkcld=0.000685, thkgap=0.000065, totl=3.730, cpl=0.252 dspg=0.0075692, dspgw=0.00100076, vs=40 hplt=0.01150112, rc=0.0006, hdish=0, dishsd=0.0032 chmfrw=0.0008242, chmfrh=0.0003 enrch=4.4, imox=0, comp=0 fotmtl=2.005, gadoln=0, ppmh2o=0, ppmn2=0.007 den=97.2, deng=0.5, roughf=0.000002, rsntr=123.16, tsint=1872.594444 icm=5, cldwks=0.0, roughc=0.0000005, catexf=0.05, chorg=0.6 fgpav=2100000, idxgas=1, nunits=0 iplant=-2, pitch=0.01275, icor=0, crdt=0, crdtr=0, flux=10*22100000000000000 crephr=10, sgapf=31, slim=0.05, qend=0.3, ngasmod=2 jdlpr=1, nopt=0, nplot=1, ntape=0, nread=0, nrestr=0 ProblemTime= 111 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Công Đức 0.1, 0050.1, 0100.1, 0150.1, 0200.1, 0250.1, 0300.1, 0343.2 0393.2, 0443.2, 0493.2, 0543.2, 0593.2, 0643.2, 0686.4 0736.4, 0786.4, 0836.4, 0886.4, 0936.4, 0986.4, 1029.6 1079.6, 1129.6, 1179.6, 1229.6, 1279.6, 1329.6, 1372.8 qmpy= 24.4988, 24.2788, 24.0588, 23.8388, 23.6187, 23.3987, 23.1787, 22.9886 21.6278, 20.2669, 18.9061, 17.5452, 16.1844, 14.8235, 13.6477 13.2892, 12.9306, 12.5721, 12.2136, 11.8550, 11.4965, 11.1867 11.1867, 11.1867, 11.1867, 11.1867, 11.1867, 11.1867, 11.1867 nsp=0 p2=16200000.0, tw=571.35, go=3930.0 iq=0, fa=1 x(1)= 0.000, 0.1865, 0.5595, 0.9325, 1.3055, 1.6785 1.865, 2.0515, 2.4245, 2.7975, 3.1705, 3.5435, 3.730 qf(1)= 0.500, 0.50, 0.83, 1.07, 1.25, 1.35 1.357, 1.35, 1.25, 1.07, 0.83, 0.50, 0.50 x(50)= 0.000, 0.1865, 0.5595, 0.9325, 1.3055, 1.6785 1.865, 2.0515, 2.4245, 2.7975, 3.1705, 3.5435, 3.730 qf(50)= 0.500, 0.50, 0.83, 1.07, 1.25, 1.35 1.357, 1.35, 1.25, 1.07, 0.83, 0.50, 0.50 jn=13, 13 jst= 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, $end 112 ... Những biến đổi nhiệt nhiên liệu hạt nhân lò phản ứng 28 1.6 Các trình nhiệt thủy lực học nhiên liệu hạt nhân lò phản ứng 42 1.7 Những biến đổi hóa học nhiên liệu hạt nhân lò phản ứng 51 CHƯƠNG... 1.1 mơ tả hệ phát triển lị phản ứng hạt nhân VVER Hình 1: Các hệ lò phản ứng hạt nhân VVER 1.2 Đặc điểm lò phản ứng hạt nhân VVER- AES2 006 Lò phản ứng hạt nhân VVER- AES2 006 phiên thiết kế thuộc... lò phản ứng hạt nhân Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Nguyễn Công Đức B Mục tiêu phạm vi nghiên cứu - Luận văn ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố học, thủy nhiệt đến nhiên liệu sử dụng lò phản ứng hạt nhân