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为了缩短研发周期,中核运行实施“多条腿走路”方案,提前启动入堆前各项准备工作。“核电站每次换料都要向核安全局递交换料方案。考验堆是一个变化的堆芯,混合了多种类型的组件,核安全局审批就要有一个较长的时间,而且要进一步解释。”孔德萍说。
“在N36研制过程中,就开始N36和CF2的入堆考验准备工作了。CF2入堆后,又立刻启动CF3的准备工作。”廖泽军说,“工作都是一环扣一环,非常紧张,但这意味着任何一个环节不能出错,一出错对工程的推进影响就很大。”
一次分析的数据都是“几百兆”
商业堆的环境远比研究堆的环节复杂的多,很多环境和引发的效应不是研究堆可以模拟的。因此,只有在商业堆考验的燃料组件才能反应出考验组件的综合效果。而这个“综合效果”自然就是全面监控、分析、计算后的性能指标。而这场“真刀真枪”的实战,中核运行研发人员实现了“无死角”追踪。
一直以来,秦山核电有着稳定而良好的运行指标。而入堆考验要求替换部分组件,自然会改变堆芯的设计,对堆芯产生影响。一定程度上说,这不仅是对自主研发的核燃料元件的考验,也是对秦山自主设计的60万千瓦的核电站的考验,对核电运行、技术管理的考验。为此,中核运行开发了一系列监测核燃料运行的监测软件,实施多维度的监控,并进行不同参数分析计算,做到有问题及时发现的同时,验证燃料组件的性能指标。
“运行中,不仅实施了实时在线监控,监控主系统放射性核素水平,整体上是否有破损,还每周两次进行化学取样分析。这些数值就是每个月计算燃料可靠性指标的原始数据。”廖泽军说。计算出的指标值就是文章开篇所提到的燃料性能指标值。
对每组考验组件,都要全程跟踪其在堆芯的运行历史,燃耗统计细化到每一根燃料棒。“每个月反应堆运行的数据都是几百兆。”廖泽军补充说,“海量的基础数据保证了最后结果的可靠性。”
“核电站日常工作环环相扣,非常紧凑,没机会深入了解燃料的设计与前端研发过程。通过这个研究课题,相关技术人员掌握了通过运行参数的变化判断燃料组件性能的方法,提升了对自主设计燃料组件的认识,锻炼了堆芯燃料处青年科技创新团队。”孔德萍说。
测量“形体”验证参数
如果说,堆内运行监测是通过提取的参数分析计算核燃料的性能指标,那么堆外池边检查就是通过测量实物,确定组件的生长、变形、燃料包壳的腐蚀性等特征,进一步验证核燃料的性能指标。
燃料组件在堆内辐照运行后,组件会产生相应的辐照效应,如包壳氧化腐蚀、辐照生长、“肿胀”,棒间距发生变化等,这就需要组件出堆后,对其进行池边检查,分解成各个分项,测量其参数是否在正常范围内。
池边检查要在大修期间完成。尽管检查组件从2013年的两组增加到2015年的10组,工作量多了好几倍,但检查的时间依旧只有10天左右。这期间不仅要完成检查,还要形成报告,因为只有该报告经核安全局审批同意后,燃料组件才能进入下一个循环考验周期。
廖泽军说:“为了不让检查影响主线工作,检查期间都实施了24小时3班倒制,但却没有替换人员,那些天,上大夜班的工作人员要持续上大夜班。”
而为验证考验组件的“形体”,中核运行专门设置了落棒试验。
2014年1月22日,秦山二期2号机组主控室内紧张的氛围让空气几乎凝结了。随着“开始”指令的下达,控制棒瞬间落入了包含CF系列燃料组件的燃料组件中。“落棒试验成功了!一次通过!”回忆起当时的情景,廖泽军依旧难掩激动。
截止到目前,N36特征化组件完成了3个循环辐照考验,CF3先导组件完成了1个长周期循环辐照考验,CF2先导组件完成了2个循环的辐照考验。据悉,后期燃料考验还要转入百万千瓦机组内进行。“相信后期的考验工作更加精益求精。”孔德萍说。
“中核运行将一如既往地全力支持自主燃料组件的入堆辐照考验工作!”张涛坚定地表示。
作为燃料研发“硬指标”,堆内辐照考验的结果决定着燃料组件的性能可靠性,也决定着用户对于产品的“接受度”。
持续研发考验,对于中核集团而言是使命,也必将成为前行的底气。
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