【正文】 由金屬和水發(fā)生反應(yīng)時所產(chǎn)生的氫。(見安全導則HAD102/06《核電廠反應(yīng)堆安全殼系統(tǒng)的設(shè)計》)。根據(jù)分析可以制定出運行限制，以確保燃料滿足設(shè)計限值。所采用的分析方法應(yīng)盡可能經(jīng)實驗驗證，對于瞬態(tài)特性的分析，特別是較嚴重的瞬態(tài)特性的分析，可能沒有直接適用的實驗數(shù)據(jù)對其進行驗證。在這些情況下，為證實分析方法的正確性，可以用不同計算模型和程序所得的結(jié)果進行比較，但先決條件是，這些模型和程序己用不嚴重的瞬變驗證過。4鑒定和試驗人執(zhí)行，并非設(shè)備執(zhí)行一原則必須在堆芯結(jié)構(gòu)和部件的整個壽期內(nèi)自始至終執(zhí)行為堆芯設(shè)計所確定的安全原則，采用下列原則可以達到這一目標。設(shè)備鑒定必須制定鑒定大綱，以證實反應(yīng)堆堆芯設(shè)備具有在有關(guān)時期內(nèi)處于所規(guī)定環(huán)境條件下（例如壓力、溫度、輻照、機械載荷、振動），能滿足相應(yīng)的功能和安全要求的能力。這些環(huán)境條件必須包括正常運行、預計運行事件和事故工況期間所預計到的變化。某些假設(shè)始發(fā)事件的特征會使有些項目的調(diào)試和周期性試驗無法按實際情況進行。這些調(diào)試和試驗將證實某設(shè)備在要求其工作時（例如地震時）能執(zhí)行其安全功能。對于這種設(shè)備，必須預定一個合適的鑒定大綱，并在安裝前付諸實施。鑒定方法包括：（1）在所提供的設(shè)備中選一個有代表性的設(shè)備進行樣機試驗；（2）對提供的設(shè)備進行試驗；（3）利用過去有關(guān)的經(jīng)驗；（4）根據(jù)可得到的試驗數(shù)據(jù)或其外推值進行分析；（5）以上方法任一組合。檢查和試驗的措施根據(jù)《規(guī)定》，安全上重要的構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件的設(shè)計必須便于在其壽期內(nèi)對其功能能力進行試驗、檢查或監(jiān)測，且廠區(qū)人員不致于因此受過量的照射。設(shè)計中必須對在役試驗和檢查制定措施，以保證堆芯組件和反應(yīng)性控制及停堆系統(tǒng)設(shè)備在其壽期內(nèi)能滿足預期的功能要求，對在役檢查的目的和方法的較詳細論述見安全導則HAD103/07《核電廠在役檢查》。有關(guān)在役監(jiān)測和試驗的指導和建議見安全導則HAD103/09《核電廠安全重要物項的監(jiān)督》。對于反應(yīng)性控制系統(tǒng)，還必須應(yīng)當注意HAD102/10和HAD102/14的規(guī)定。在某些反應(yīng)堆設(shè)計中（例如輕水堆），應(yīng)為燃料組件設(shè)計一個獨特的系統(tǒng)，以便能鑒別每一燃料組件及其在堆芯中的方位。為了在每一燃料組件裝入堆芯前檢測出可能由運輸造成的損傷，必須有相應(yīng)的檢查措施。5設(shè)計、制造和運行的質(zhì)量保證為反應(yīng)堆堆芯的設(shè)計、制造、安裝和運行制定并實施良好的質(zhì)量保證措施對核電廠的安全運行極為重要。HAF003《核電廠質(zhì)量保證安全規(guī)定》和其他有關(guān)的安全導則對此提供更全面的資料。名詞解釋下列術(shù)語用于本導則，其他術(shù)語可見《規(guī)定》中的名詞解釋。鼓脹燃料元件內(nèi)壓力過高引起的后果，此壓力過高使包殼所受應(yīng)力超過它的彈性極限，并引起包殼過度膨脹。可燃毒物用于控制反應(yīng)性的中子吸收材料，具有吸收中子而自身貧化的特殊能力。包殼（材料）直接用于核燃料的外層材料，或用于保護燃料不與周圍環(huán)境發(fā)生化學反應(yīng)，并容納輻照產(chǎn)生的放射性產(chǎn)物的其它材料。包殼還能作為支承結(jié)構(gòu)（1）。燃料組件在反應(yīng)堆堆芯裝料和卸料過程中不拆開的一組燃料元件。燃料元件在反應(yīng)堆中以燃料為主要成分，在結(jié)構(gòu)上可獨立的最小單元。反應(yīng)性表明鏈式核反應(yīng)介質(zhì)偏離臨界狀態(tài)的參數(shù)P，正值表示超臨界狀態(tài)而負值則表示次臨界狀態(tài)。定量的表示：式中，Keff是有效倍增系數(shù)，反應(yīng)性可用許多不同的單位來表示，諸如元、分、倒時數(shù)、奈耳（）和pcm（105）。安全系統(tǒng)安全重要的系統(tǒng)，用于在任何情況下保證反應(yīng)堆的安全停堆、從堆芯排出熱量、和（或）限制預計運行事件和事故工況的后果（2）。（1）本導則中，包殼由燃料外面的管子和兩頭的端塞組成，也作為支承結(jié)構(gòu)。（2）安全系統(tǒng)由保護系統(tǒng)，安全執(zhí)行系統(tǒng)和安全系統(tǒng)輔助設(shè)施所組成，安全系統(tǒng)中的部件可以只執(zhí)行安全功能，也可以在某些運行工況下執(zhí)行安全功能而在另外一些運行工況下執(zhí)行非安全功能。附錄I反應(yīng)性系數(shù)在任何瞬態(tài)工況下，反應(yīng)堆行為的一個重要特征是瞬態(tài)過程變化率。這一變化率取決于本附錄所考慮的各種核性能，所有反應(yīng)性系數(shù)和引起瞬態(tài)工況的那些參數(shù)變化率的綜合效應(yīng)決定瞬態(tài)的嚴重程度。一些重要系數(shù)為：——燃料的反應(yīng)性溫度系數(shù)；——冷卻劑的反應(yīng)性溫度系數(shù)；——慢化劑的反應(yīng)性系數(shù)；——冷卻劑密度的反應(yīng)性系數(shù)；——緩發(fā)中子份額；——瞬發(fā)中子壽命；——功率再分布效應(yīng)。反應(yīng)性功率系數(shù)是上列系數(shù)中前四個系數(shù)的組合數(shù)。反應(yīng)堆的瞬態(tài)行為取決于反應(yīng)堆的類型和設(shè)計。例如在標準設(shè)計中，加壓重水堆冷卻劑密度的降低，沸水堆冷卻劑氣泡的消失，或壓水堆冷卻劑溫度的降低都會引起反應(yīng)性瞬變。各種反應(yīng)性系數(shù)的正負號隨堆型而變化。對安全的影響在很大程度上取決于反應(yīng)堆的類型。（+）或降低（—）。反應(yīng)性系數(shù)參數(shù)反應(yīng)性系數(shù)壓水堆沸水堆改進型氣冷堆加壓重水堆壓力管型壓力容器型冷卻劑溫度——~0++冷卻劑密度++~0——慢化劑溫度——+~0—燃料溫度—————功率———~0~0附錄II芯塊—包殼相互作用鋯合金包殼對于以鋯合金為包殼的燃料，應(yīng)考慮芯塊—包殼的相互作用（即在有腐蝕介質(zhì)的情況下，芯塊膨脹并使包殼產(chǎn)生應(yīng)力時引起的應(yīng)力腐蝕開裂）。以鋯合金為包殼的燃料產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂需具備下列所有條件：——很可能由于芯塊膨脹時裂口引起的均勻的或局部的張應(yīng)力過高；——對應(yīng)力腐蝕開裂的敏感性；——一定濃度的腐蝕性介質(zhì)，可能為碘、鎘、銫，或其他裂變產(chǎn)物；——較長時間的輻照。當燃料經(jīng)受足夠的輻照以后產(chǎn)生了腐蝕性裂變產(chǎn)物，包殼又因快中子照射或其他因素使對腐蝕開裂的敏感性提高時，燃料就會發(fā)生破損。在某些運行工況下，如果燃料功率迅速提高到高功率水平，燃料就有可能破損，因為芯塊膨脹會使包殼產(chǎn)生高的張應(yīng)力。為了避免應(yīng)力腐蝕開裂造成的破損，可以考慮多種不同的方法，例如：——在芯塊和包殼交界面加上一層潤滑劑可以降低局部應(yīng)力；——采用其他方法降低張應(yīng)力，如功率的慢變化或燃料元件內(nèi)預加壓；——在包殼內(nèi)表面設(shè)置裂變產(chǎn)物屏障；——用添加劑吸收裂變產(chǎn)物；——功率提升速率控制在較低的限值內(nèi)；——恰當?shù)亩研菊w設(shè)計以降低局部功率峰值；——降低燃料的線性熱功率。這樣，設(shè)計人員可有多種可行的方法來避免應(yīng)力腐蝕開裂?，F(xiàn)在已有了一個基于運行經(jīng)驗、原型堆試驗和堆外試驗的相當大的數(shù)據(jù)庫；然而，對應(yīng)力腐蝕開裂現(xiàn)象還未完全了解。所以，在目前，燃料元件的設(shè)計中需要作廣泛的判斷并利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)或?qū)υ腿剂线M行試驗，以證實燃料具有足以防止由這種機理引起破損的性能。為盡量減少芯塊—包殼相互作用引起的應(yīng)力腐蝕開裂的可能性，應(yīng)在設(shè)計過程中，采用所建議的方法或合適的運行規(guī)程。鋼包殼對于改進型氣冷堆燃料棒包殼，需要加以考慮的芯塊—包殼相互作用的機理是包殼的塑性應(yīng)變，使其失去韌性，因為熱中子與鋼包殼中的硼和鎳的作用會使包殼韌性降低，并在晶粒邊界上生成氦氣氣泡，所以這個問題很重要。反應(yīng)堆功率運行時不銹鋼包殼會發(fā)生熱蠕變變形那樣的塑性變形，而在反應(yīng)堆停堆過程中，則會發(fā)生屈服變形那樣的塑性變形。這是因為不銹鋼的熱膨脹系數(shù)大干燃料芯塊的系數(shù)，并且包殼運行溫度與功率有密切關(guān)系，反復的功率循環(huán)會產(chǎn)生使包殼塑性變形逐漸增加“棘輪效應(yīng)”而在另一方面，燃料元件功率的一次劇增可能會引起包殼足夠大的變形而破損。采用空心燃料芯塊并仔細控制包殼溫度變化以盡量減少膨脹和收縮的差，有助于限制由徑向應(yīng)變引起的芯塊—包殼間相互作用造成的包殼破損。停堆時的軸向應(yīng)變差，可通過在某些芯塊圓周方向上的“防堆垛”槽加以控制。在運行前，采用受控坍塌使包殼緊貼在燃料芯塊上預先確定的軸向位置并防止芯塊之間間隙的形成，否則這間隙會大到足以發(fā)生不可接受的包殼坍塌。因為在燃料元件的總長度上還會產(chǎn)生永久的變形，所以必須適當考慮以便防止“防堆垛”槽和燃料元件支承格架之間產(chǎn)生不能接受的相互作用。附錄III設(shè)計中對堆芯管理方面的考慮功率整形用于特定堆型的燃料循環(huán)方案是多種多樣的，其目的是在有關(guān)的設(shè)計限制內(nèi)，使燃料得到最有效的利用，某些因素對反應(yīng)堆設(shè)計的經(jīng)濟性和規(guī)定功率峰值與平均值之比是很重要的。它們對整個壽期的功率史和溫度史亦有影響。這些因素是：（1）徑向功率整形，采用下列方法的組合可以展平徑向功率分布：——反應(yīng)性控制裝置的徑向布置；——反應(yīng)性控制裝置的相對位移；——燃料富集度或燃耗的徑向變化；——燃料組件在堆芯工作期內(nèi)的徑向移位；——含有可燃毒物元件的燃料組件的徑向布置。（2）各燃料組件類相互間的差別，這種差別主要和組件所受輻照有關(guān)，采用下述方法可以減少這種差別：——在燃料組件內(nèi)放置可燃毒物；—按照反應(yīng)性控制裝置的位置，以棋盤式布置不同富集度的燃料組件；——選擇換料程序，尤其對帶負荷換料的反應(yīng)堆要選擇合適的換料程序。（3）軸向功率整形，雖然反應(yīng)性控制手段主更用于控制堆芯反應(yīng)性和徑向功率分布，但有時候也用來限制軸向功率峰值或包殼溫度，燃料富集度或可燃毒物的含量可用于軸向功率整形。（4）燃料組件內(nèi)的變化，燃料組件中燃料元件之間的富集度或可燃毒物不同可使燃料組件在其使用壽期內(nèi)比功率變化達到最佳值。在使用富集鈾的反應(yīng)堆中，卸料燃耗深度的最大允許值應(yīng)根據(jù)燃料元件完整性的工程性評價選擇。這一評價系基于運行經(jīng)驗、試驗回路中的燃料元件性能以及對預期的燃料循環(huán)所造成的可能的燃料壽命史的考慮。在帶負荷換料的天然鈾反應(yīng)堆中，卸料的燃耗深度取決于堆芯尺寸和設(shè)計，以及為換料和負荷變化的靈活性所儲備的反應(yīng)性，它還因采用的燃料管理方案在徑向有所不同。應(yīng)該所采用的燃料循環(huán)作出燃料錯裝所造成后果的評價，并且定出必要的補救措施。堆芯反應(yīng)性水平和停堆為了適應(yīng)進行反應(yīng)堆控制、功率整形和使反應(yīng)堆從低功率或停堆狀態(tài)重新提升到滿功率的要求，堆芯反應(yīng)性需要大于正常滿功率臨界狀態(tài)所需要的反應(yīng)性。進行上述功率重新提升，需要有補償氙中毒的能力。富集燃料的反應(yīng)堆中，燃料應(yīng)具有足夠高的富集度使在所設(shè)計燃料循環(huán)中的所有時間內(nèi)都能達到滿功率運行。在某些情況下，例如廷長燃料循環(huán)直到下一次換料，有可能達不到滿功率。天然鈾反應(yīng)堆中，為了在所有工況下都能補償氙中毒而在堆芯備有很大的過剩反應(yīng)性是不經(jīng)濟的。因此，可用增益棒或調(diào)節(jié)棒補償停堆后短時間的氙中毒。帶負荷換料的天然鈾反應(yīng)堆中，其初始堆芯應(yīng)具有過剩反應(yīng)性，直到燃料在堆芯的平均燃耗深度達到平衡換料工況下平均卸料燃耗深度的一半為止?？梢圆捎秘毣櫲剂?，將硼或釓溶于慢化劑中或綜合采用這些方法來補償過剩反應(yīng)性。采用何種富集燃料且分批換料的反應(yīng)堆的設(shè)計中必須定出相鄰兩次換料之間的最大反應(yīng)性狀態(tài)，并考慮到燃料循環(huán)期間整個堆芯燃料富集度的變化。任何堆型的停堆系統(tǒng)都必須按反應(yīng)堆處于最大反應(yīng)性狀態(tài)時，能使反應(yīng)堆停堆并以一定的停堆深度將反應(yīng)堆保持在停堆狀態(tài)的要求進行設(shè)計。附錄IV影響堆芯設(shè)計的假設(shè)始發(fā)事件的實例影響堆芯設(shè)計的假設(shè)始發(fā)事件的實例有：異常電氣工況：——失去廠外電源；——失去電力負荷。部件功能異常：——反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)意外降溫；——反應(yīng)堆控制或停堆裝置意外抽出；——慢化劑/冷卻劑系統(tǒng)中硼濃度的意外減少；——誤停堆；——主冷卻劑泵停泵，包括泵軸卡?。弧磻?yīng)性控制裝置或停堆裝置彈出；——給水管道破裂；——蒸汽管道破裂；——反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)管道破裂；——反應(yīng)堆冷卻劑流量的意外增減；——蒸汽管道隔離；——給水系統(tǒng)功能異常；——反應(yīng)堆冷卻劑壓力降低；——反應(yīng)堆冷卻劑壓力升高；——換料期間的異常狀態(tài)。外部事件： ——地震； ——爆炸； ——飛機墜毀。對于假設(shè)始發(fā)事件的更詳細的討論，參見HAD102/。 37 / 37