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在对乏燃料管理系统如核电厂乏燃料贮存水池、乏燃料运输及后处理设施等的设计中,目前多假定乏燃料为新燃料,以获得较高的安全裕度。但是,这种方法过于保守,使得在实际操作过程中,容器对于乏燃料的安全贮存容量被极大压缩,忽略了核电厂的经济性。燃耗信任制技术就是考虑核燃料在经过堆芯辐照后燃料中的核素成分发生变化从而导致反应性降低的一种核临界安全分析方法,采用基于燃耗信任制的乏燃料管理系统贮存容量将大大增加,因此燃耗信任制技术的应用具有巨大的经济效益。燃耗信任制的理论计算分燃耗计算和临界计算两步进行,燃耗计算的目的是为了准确预测乏燃料的核素成分,燃耗计算的结果将用于下一步的临界计算也就是临界安全的分析中。本文针对AP1000先进核电厂的设计和运行特点,分析组件燃耗历史引起的特性变化对燃料密集化贮存系统反应性的影响,并最终通过临界计算得到乏燃料贮存水池的模拟装载曲线。首先,采用SCALE程序包中的STARBUCS模块,通过对OECD/NEA发布的Phase-IA及Phase-IIA基准题的验证分析,结果表明STARBUCS程序计算结果可靠,可作为燃耗信任制临界安全分析的工具;然后,研究了不同信任等级、堆芯燃耗历史等参数对乏燃料贮存系统临界安全的敏感性分析,分析结果表明,为了保证燃耗信任制计算结果的保守性,可采用APU-2信任水平,同时应选取较高的堆芯温度、较高的慢化剂温度、较短的冷却时间,并且考虑轴向燃耗分布对乏燃料组件系统反应性的影响;最后,利用STARBUCS模块和得出的各参数包络值对AP1000核电厂乏燃料贮存水池进行了初步的临界计算,最终计算得出不同初始富集度的乏燃料可放入水池II区的最低燃耗限值,由此给出乏燃料贮存水池的装载曲线并得到相应的规律和结论。研究结果表明,在确保乏燃料贮存水池临界安全的情况下,采用基于燃耗信任制理论的水池II区装载容量比以新燃料为假设的水池I区增加了约60%,经济性得到较大提升。