秦山第三核电厂厂址建造乏燃料干式中间贮存设施的初步可行性分析

摘要

核电厂的乏燃料管理一直是公众对核电关注的重点,如何妥善贮存和处理核电厂运行期间产生的乏燃料对核电的可持续发展显得尤为重要。目前国际上尚未建成永久的核电厂乏燃料贮存设施或永久性地质贮存场。绝大部分核电厂均通过厂内湿式贮存或干式贮存的方式对乏燃料进行暂时处置。秦山第三核电厂的核电机组是从加拿大原子能有限公司(AECL)引进的CANDU-61型加压重水堆核电机组。机组具有在满功率运行期间进行换料的特点。按照设计,机组功率在100％FP情况下,平均每天分别装入和卸出16个燃料棒束。在85%能力因子时,单机组产生的乏燃料棒束每年平均约为4964个,两个机组每年产生乏燃料棒束约为10,000个。这样在整个核电厂寿期内,共产生乏燃料棒束约为400,000个。目前,乏燃料是暂存在厂内的乏燃料水池内。单个乏燃料池的贮存能力为37,728个乏燃料棒束。在机组的能力因子为85%时,单个乏燃料水池的实际贮存能力仅为7.6年。如果能力因子提高,则乏燃料水池的实际贮存能力还要下降。秦山第三核电厂一号机组已于2002年12月31日、二号机组于2003年7月24日相继投入商业运行。因此,秦山第三核电厂必须尽快解决乏燃料的中间贮存安排。否则会影响到核电厂的后续运行。
　　本次研究主要针对秦山第三核电厂拟采用的乏燃料干式中间贮存设施进行调研。通过对目前国际上采用的大量乏燃料干式中间贮存设施的调研,结合机组类型特点,同时考虑中间贮存设施技术的成熟性、易建造性、可扩展性、经济性等要求,初步确定拟采用加拿大原子能有限公司(以下简称“AECL”)设计的MACSTOR400(Modular Air Cooled Storage)技术作为秦山第三核电厂乏燃料干式中间贮存设施技术。在初步确定干式中间贮存设施的类型后,结合秦山第三核电厂厂址条件,对在秦山第三核电厂厂址内建造乏燃料干式中间贮存设施(MACSTOR-400)的初步可行性进行了分析,主要分析内容包括:场地条件、工程地质、水文气象、交通运输、环境可行性等内容2。针对乏燃料干式中间贮存设施建设可行性的关键内容,即乏燃料干式中间贮存设施是否能够有效的保证衰变热的导出,从而确保乏燃料棒束表面温度不超过国家核安全法规及相关的通用国际验收准则的要求,本次研究中对调研后确认拟采用的MACSTOR400乏燃料干式中间贮存设施进行了初步数值模拟,通过使用采集到的秦山第三核电厂厂址相关参数,建立相应的模型,验证该干式中间贮存设施能够有效的导出乏燃料产生的衰变热,乏燃料棒束表面温度满足相关规定要求,即在任何情况下乏燃料棒表面温度不超过340℃[1],不会对环境构成任何负面的影响。通过上述分析和验证,初步分析确认了在秦山第三核电厂厂址内建造乏燃料干式中间贮存设施(MACSTOR-400)是可行性的。乏燃料干式中间贮存设施的建造为国内首次,此次分析所提供的结论将为在秦山第三核电厂厂址内建造乏燃料干式中间贮存设施提供很好的输入信息,同时也将对国内将来建造其它的乏燃料贮存设计提供很好的参考价值。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 问题的提出

1.2 研究的意义与目的

1.3 研究的主要内容

第二章 研究方法

2.1 研究方法概述

2.2 研究对象的选择

2.3 研究方法的适用性

第三章 建造乏燃料干式中间贮存设施可行性分析

3.1 场地条件

3.2 工程地质

3.3 水文气象

3.4 交通运输

3.5 环境可行性

第四章 乏燃料干式中间贮存设施热工安全评价

4.1 安全评价的要求

4.2 计算模型的建立

4.3 计算初始条件的建立

4.4 验收标准和分析内容

4.5 计算过程简介

4.6 计算结果的确认和验收

第五章 乏燃料干式中间贮存设施研究的应用

5.1 乏燃料贮存技术调研的应用

5.2 乏燃料干式中间贮存设施可行性分析的应用

5.3 乏燃料干式中间贮存设施热工安全分析评价的应用

第六章 总结和展望

6.1 理论和实际工作相结合

6.2 较好的验证结果

6.3 乏燃料贮存和处置的展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文