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SCIENCETECHNOLOGYVISION

I科技视界S

ATF燃料对小型压水反应堆系统简化的

影响分析

赵强刘佳玲

中国核电工程有限公司总体所，北京100840

【摘要】ATF燃料作为具有优良性能的新型燃料，对于小型模块化压水反应堆的系统简化和经济性提升有

很大的作用。文章通过分析现有小型压水堆的工艺系统配置和设计特征，从ATF燃料的特征出发，对系统简

化提供了很多解决办法和思路，从而对小型压水堆的经济性提升产生很大助力，对小型堆走向国内和国际市场

有很大的帮助。

【关键词】耐事故；燃料；简化；纵深防御；包容

故燃料、抗事故燃料和容错燃料，本文统一称为耐事故

0引言

燃料。

2011年，日本福岛核电站发生严重的核事故。事故

1ATF燃料组件的主要特征

过程中，锆包壳在高温下与水反应产生大量氢气，导致

反应堆厂房内发生氢气爆炸，使得安全壳严重损坏，堆根据前期工作的结果，ATF燃料组件因为具有优良

芯熔化和安全壳破损最终导致了大规模的放射性释放。的辐照稳定性、能承受更高的运行温度、在高温蒸汽中

在此之后，各国开始加大对ATF燃料（AccidentTolerant优异的抗氧化性、更小的中子截面以及优良的机械性能，

Fuels）的研发，以提高燃料耐事故的能力，缓解事故的成了ATF新型燃料技术中的绝对热点。世界各国均有

后果，提高核电厂的安全性。研发ATF燃料组件的计划，我国也有多家单位正在开展

ATF燃料的定义：相比于标准的UO,-锆合金燃料，ATF燃料组件的研发工作。ATF燃料组件在未来有可能

能够在长得多的时间里经受堆芯失去冷却的考验，并在替代现有的锆合金包壳燃料组件，应用到商用压水堆中。

正常工况下具有相当或更好的燃料性能，特别是能提供ATF燃料有如下主要特征。

更长的事故应对时间，并在此基础上通过能动或非能动（1）由于ATF燃料组件的中子吸收截面小，相对于

方式缓解事故后果。扩展的ATF燃料还应包括几何形状M5包壳组件，ATF燃料组件的中子慢化能力更强，可提

的变化，如环形燃料。ATF燃料通常有3种名称：耐事供更好的中子经济性。

作者简介：赵强，高级工程师，主要研究方向为核电厂的总体设计以及核安全审批。

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（2）ATF燃料组件的反应性更大，有更长的循环长承结构。

度、在相同铀装量的情况下，组件最大燃耗容易超过限（6）采用套管式高效直流蒸汽发生器。

值，需降低燃料富集度。（7）反应堆冷却剂泵采用屏蔽泵。

（3）相对于传统燃料包壳锆合金，ATF燃料组件不（8）非能动堆芯冷却系统由堆芯补水箱（CMT）、

会发生锆水反应，不产生氢气。安注箱（ACC）和内置换料水箱（IRWST）依次提供堆

（4）裂变产物包容能力提高，降低了裂变气体释芯冷却，导出堆芯余热，并依靠堆腔淹没再循环方式实

放率，事故后从燃料组件中释放的放射性物质种类和数现堆芯长期冷却。

量少。（9）采用直流蒸汽发生器二次侧非能动余热排出

（5）事故后，ATF燃料组件的应力值达到最大后缓系统。

慢下降，根据计算结果[2]设定为不发生鼓包以及爆炸。（10）采用钢制安全壳+屏蔽厂房，提高设计基准

（6）ATF燃料组件具有