[发明专利]模块间燃料倒换

说明书

本发明涉及一种在与多个燃料循环相关联的多个反应堆堆芯中装载燃料的方法。该方法包括：在第一燃料循环中，将第一反应堆堆芯装载有选自第一批燃料的第一燃料组件，将第一反应堆堆芯装载有来自第二批燃料的第一部分乏燃料组件，将第二反应堆堆芯装载有来自第一批燃料的第二燃料组件，以及将第二反应堆堆芯装载有来自第二批燃料的第二部分乏燃料组件。在第一燃料循环完成之后执行的第二燃料循环中，该方法包括将第二反应堆堆芯装载有新鲜燃料组件以及将第二反应堆堆芯装载有来自第一批燃料的第一燃料组件。

政府利益

本发明是在能源部授予的合同号DE-NE0000633的政府支持下完成的。政府对本发明享有一定的权利。

相关事宜的声明

本申请要求于2017年2月28日提交的美国申请No.15/445,186的优先权，该美国申请要求2016年3月29日提交的名称为“Inter-Module Shuffling for Fuel CycleOptimization(用于燃料循环优化的模块间倒换)”的美国临时申请No.62/314,523的优先权，这些申请的内容通过引用整体并入本文。

背景技术

虽然某些类型核电厂的燃料成本可能比同等规模的化石燃料电厂更低且更稳定，但核电厂的燃料成本仍可能每年达数百万美元。为了优化整个工厂的运行，在燃料从反应堆排放到乏燃料池之前，通常仅消耗核燃料中的一小部分实际裂变同位素。

在已知的压水反应堆(PWR)和沸水反应堆(BWR)中，反应堆堆芯可包含大量燃料棒，这些燃料棒可被布置为多个燃料组件。通过在大型反应堆堆芯内倒换燃烧的燃料组件可以实现燃料燃耗的一些改进，该反应堆堆芯可包含超过200个燃料组件；然而，核心物理因素显著地限制了燃料消耗的潜在增益以及相应的燃料成本降低。

在可以更换反应堆堆芯中的一些或所有燃料棒的再加燃料操作期间，必须至少部分地拆卸反应堆容器以便进入反应堆堆芯。因此，在再加燃料操作期间必须关闭反应堆，此时典型的发电厂不再能够发电。

本申请解决了这些和其它问题。

发明内容

本文公开了在与多个燃料循环相关联的多个反应堆堆芯中装载燃料的示例性方法。示例性方法可以包括，在第一燃料循环中，将第一反应堆堆芯装载有选自第一批燃料的第一燃料组件，将第一反应堆堆芯装载有来自第二批燃料的第一部分乏燃料组件，将第二反应堆堆芯装载有来自第一批燃料的第二燃料组件，以及将第二反应堆堆芯装载有来自第二批燃料的第二部分乏燃料组件。在可以在第一燃料循环完成之后执行的第二燃料循环中，该方法可以包括将第二反应堆堆芯装载有新鲜燃料组件以及将第二反应堆堆芯装载有来自第一批燃料的第一燃料组件。

这里公开了示例性燃料装载系统。示例性燃料装载系统可包括：燃料存储设施，其构造成存储与多个现场反应堆堆芯相关联的一定数量的燃料组件；以及运输设备，其构造成将乏燃料组件运输到燃料存储设施。第一反应堆堆芯可包括第一燃料装载构造，该第一燃料装载构造包括与第一批燃料相关联的第一燃料组件和与第二批燃料相关联的第一部分乏燃料组件。

第二反应堆堆芯可包括第二燃料装载构造，该第二燃料构造包括与第一批燃料相关联的第二燃料组件、与第二批燃料相关联的第二部分乏燃料组件、以及包括先前已经完成两次燃料循环的部分乏核燃料的第三循环燃料组件。在先前的燃料循环之后，第二部分乏燃料组件可以从第一反应堆堆芯中移除并运输到燃料存储设施。

另外，第三反应堆堆芯可包括第三燃料装载构造，该第三燃料装载构造包括与第一批燃料相关联的第三燃料组件和替换第三反应堆堆芯中的第三循环燃料组件的第三部分乏燃料组件。在先前的燃料循环之后，第三循环燃料组件可以从第三反应堆堆芯中移除并运输到燃料存储设施。