[发明专利]许可核部件的实时测量与原子建模的整合

说明书

本文描述了一种改进的测试和数据采集方法，参照测试新燃料，其作为用于许可目的的待测试的示例性部件。该方法通常包括：生成新系统的模型；制作样品并使它们为反应堆所接受；和在测试反应堆或商用反应堆中测试样品，直至达到最终使用时燃料的预期周期长度的暴露时间。优选地进行该方法并同时向相关政府机构提交新部件的商业使用的许可申请以加速许可测试审核。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年12月15日提交的美国临时专利申请S.N.62/434,530的优先权，通过引用将其内容并入本文。

关于政府权利的声明

本发明是在能源部授予的合同号为DE-NE0008222的政府支持下完成的。美国政府对本发明享有一定权利。

发明背景

1.发明领域

本概念涉及用于测试核电设施的方法，并且特别涉及获得满足许可要求的燃料和部件行为的实时测量的方法。

2.现有技术的描述

根据现行法规，核设施必须满足在某些标准之后，管理政府部门将颁发运行该设施或对反应堆中使用的部件或燃料进行改变的许可。

例如，获得使用一种新类型燃料的许可的当前方法要求制作燃料样品并在反应堆中使用，过程通常需要约12个月到18个月，并且当待测试的新燃料为新型燃料时，可能需要更长。样品测试需要设计和制造测试样品并进行允许样品进入反应堆所需的计算。

在测试反应堆或商用反应堆中进行样品的测试持续所需的时间段以达到新燃料在其最终使用时预期周期长度的暴露时间。如果样品在商用反应堆中，则与使用燃料的通常周期长度相匹配的暴露时间为至少18个月，且可为24个月或更长。然而，如果在测试反应堆中进行测试，则暴露时间跨度可能长得多，因为与商用反应堆的可利用性(通常超过要求时间的90％)相比，测试反应堆通常不是那么容易使用(通常为要求时间的约50％)。然而，在商用反应堆中存在比运行测试的时间损失甚至更大的风险，特别是对于非常新颖的概念，因为失败的实验可能会影响反应堆的持续运行，从而造成每天高达一百万美元(US)的收入损失，并危及整个反应堆。

在完成测试周期后，将样品从反应堆中取出用于检查。在测试样品可被检查前，需要冷却时间以使放射性衰减。根据装运要求，该冷却时间可短至6个月或长达18个月。

必须进行后辐照检查以获得诸如热导率、燃料肿胀、裂变气体释放和燃料熔点等数据。为了获得数据，需要将样品拆开、检查和测试，需要3到6个月才能完成。

在获得数据之后，然后将数据关联并用于生成经验模型，该模型与测试数据一起提交给适当的监管机构(regulatory body)。美国的核管理委员会(NRC)或其它国家的相应机构审查提交的数据和经验模型，并批准该新燃料或者发起要求额外数据的对话。数据和模型用于向NRC证明该燃料的运行是被理解的，并且如果反应堆使用该新燃料，对一般人群没有不利影响。理论上，最初在反应堆中已安装足够数量的样品，并且来自这些多个样品的数据形成NRC在统计和逻辑上可接受的经验相关性。然而，这种情况很少发生，并且多半需要额外的测试来验证数据，以及获取新数据以便将远远超出该经验相关性的数据点取消或对其进行解释。如果需要额外的测试，则必须以大的额外成本和时间损失来重复上述步骤。与NRC打交道以证明所提出的新燃料为可接受的相关时间可为一年到许多年。然后，将来自多个样品的数据关联并写入提交给NRC的申请许可的报告中，这需要另外三到六个月。

获得核燃料或任何其它核部件的许可的当前方法需要相当多的时间和费用。

需要在不牺牲证明有效性和安全性的能力的情况下，减少在NRC获得新核燃料许可所需的时间。

发明概述