EDF Advanced Fuel Management Strategies for the Next Century

摘要

Der französische Kemkraftwerksbestand umfasst 57 in Betrieb befindliche DWR, die 80 Prozent der gesamten französischen Stromerzeugung abdecken. Dank der guten Leistung der EDF-Reaktoren im Hinblick auf Verfügbarkeit (1997: 82,6 Prozent) und gutes Kostenmanagement konnten die Kosten für eine Kilowattstunde Strom aus Kernenergie seit 1992 um 2 Prozent gesenkt werden. Die Einführung längerer Brennstoffzyklen bei den 1300-MW-Reaktoren von 1996 an hat zu dieser Verbesserung beigetragen. Jetzt wird überlegt, welche Vorteile sich aus dem Einsatz von Brennelementen vom Typ ALLIANCE ergeben, dem neuen Brennstoff, den Framatome-Fragema und FCF (Framatome Cogema Fuels) in enger Zusammenarbeit mit EDF entwickelt haben. Das Produkt bietet eine verbesserte Leistung, besonders im Hinblick auf den Entladungsabbrand (mindestens 70 GWd/t) und auf das thermohydraulische und mechanische Verhalten. Beim Kernbrennstoffeinsatz stützt man sich auf das bei Framatome dank der Ausarbeitung von Reaktorfahrweisen unter den verschiedensten Betriebsbedingungen in Kernreaktoren auf der ganzen Welt vorhandene Fachwissen. Allerdings muss EDF wegen der potentiellen Auswirkungen eines Dominoeffekts auf die vielen Kraftwerksblöcke des Unternehmens etwaige Umstellungen Schritt für Schritt vornehmen.%The French nuclear fleet represents 57 PWRs in operation, accounting for 80 per cent of France's total electricity production. The performance achieved by EDF reactors, in terms of availability (82.6 per cent in 1997) and good cost control, have allowed to improve the nuclear Kwh cost by 2 per cent since 1992. The implementation of longer fuel cycles on the 1300MW reactors from 1996 has contributed to this improvement and, as competitiveness is one of the main challenges for EDF, improving core management strategies is still at the order of the day. With this aim, a thinking process has been initiated to evaluate the benefit brought by the use of a fuel assembly like ALLIANCE, the new fuel product developed by Framatome-Fragema and FCF (Framatome Cogema Fuels) in close cooperation with EDF. The considered product provides enhanced performance, particularly as regards discharge burnup (at least up to 70 GWd/t) and thermal-hydraulic and mechanical behaviour. Fuel management improvements rely on the expertise gained by Framatome through designing core management strategies in a wide range of operating conditions prevailing in nuclear reactors all over the world. It will however be taken into account the necessity for EDF to adopt a policy of stepwise change owing to the potential impact of a "series effect" on its numerous units. The proposed paper will describe innovative fuel managements, achievable thanks to advanced fuel assembly performance, that are jointly investigated by EDF and Framatome. It includes the following optimization schemes : 1. extending cycle length by using higher enrichments up to 5 per cent, while keeping the same reload size (1/3 core for example for the 1300MW reactors); 2. decreasing reload size (from 1/3 to 1/4 core), while keeping the same cycle length, using more enriched (up to 5 per cent) fuel assemblies; 3. reaching annual cycle, with maximization of fuel cycle cost optimization (1/5 core). Beyond such schemes, combinations of optimized loading patterns and neutronic features of the fuel assemblies will also be analyzed. These strategies will satisfy EDF's requirements: enable to reduce reactor vessel fluence and optimize the fuel cycle costs, thanks to very low leakage loading patterns associated with original burnable poison design, and a way of using fuel assemblies that contributes to minimize the fuel burnup dispersion.