摘要：随着先进燃料管理策略的出现和逐渐的应用，核电厂中出现了越来越多的高初始富集度高卸料燃耗的乏燃料组件。高燃耗的乏燃料组件给燃料的贮存、运输和处置都带来了新的挑战，经历更长时间的辐照给乏燃料组件带来的性能的影响可能会增加运输过程中发生辐射和临界等事故的风险。在以往乏燃料运输的临界安全评价中，通常需要考虑乏燃料运输货包在经历了多种货包试验后的状态，如可能发生的货包内容物的变化、易裂变物质的重新分布、货包及包容物水淹等情况建立事故分析模型。本文对高燃耗的乏燃料组件在运输过程中可能发生组件或燃料棒的损坏的情况，建立了保守度不同的几种临界安全评价的分析模型，得到了考虑事故后反应性的变化，并针对装载高燃耗乏燃料组件运输货包为了更好的满足运输安全要求，应对可能的临界事故风险可以实施的改进的方案或可以提高的货包的设计性能。
关键词：高燃耗组件；运输货包；临界安全分析
目前，核电厂中所使用的燃料组件的初始富集度和卸料燃耗深度均呈现出增加的趋
势，组件的高卸料燃耗预示着燃料组件在堆内受辐照时间的增加，由此带来的燃料组件包壳的氢化和氧化将使得包壳的力学性能下降，因而可能增加燃料包壳破损的概率。本文不对这一概率进行评价而仅对包壳可能破损后的情景进行分析。由于高卸料燃耗的燃料组件辐照后包壳性能的下降机制还在进一步研究当中，且不同的组件和货包结构设计也将影响燃料破损后在货包内形态，因此并没有确定的方法可以准确的得出货包内燃料损坏时将形成的分布。本文以一个装载21组AFA3G燃料组件的乏燃料运输容器为例，根据可能性的大小将燃料棒破损分三种模型，可信事故模型、包络模型和极端模型，并提出了缓解反应性增加可使用的改进方法或可能采用的假设。
1 事故模型及分析
根据破损程度和可能性大小的不同，分析三种工况，第一种针对货包在正常工况和货包经历GB11806-2004[1]规定的试验后，货包内装载的燃料组件不发生破损和变形而保持燃料组件完整性的情况；第二种针对货包在经历规定的试验后，所装载的乏燃料组件发生了一定变形，但仍保持了组件的完整性；第三种则是考虑货包经历了超过法规所规定的试验的机械载荷或热载荷后可能出现的燃料组件破损的情况，根据已经发生的运输事故的估算，严重运输事故的发生几率是非常低的，例如美国对于80年代运输事故的统计表明，在已经发生的事故中，99.43%的事故货包的包容壳体经受的最大有效应力不超过0.2%[2]。
作者：易璇