[發(fā)明專利]快中子反應(yīng)堆燃料雙行波自分區(qū)燃燒方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010130495.1
• 申請日: 2010-03-11
• 公開（公告）號: CN102194531A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 嚴明宇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國核動力研究設(shè)計院
• 主分類號: G21C7/00
• 分類號: G21C7/00
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅;代平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種核反應(yīng)堆燃料自分區(qū)燃燒方法，具體涉及一種快中子反應(yīng)堆燃料雙行波自分區(qū)燃燒方法。

背景技術(shù)

快中子反應(yīng)堆(快堆)的燃料自分區(qū)燃燒方式有駐波燃燒方式和行波燃燒方式。由于行波燃燒方式可以使應(yīng)用它的快堆具有獨特的優(yōu)點，國外對其進行了一些研究，如日本東京工業(yè)大學原子爐研究所在《Nuclear?Science?andEngineering》2001年第139期第306-317頁“CANDLE：The?new?bum-up?strateg”和《Annals?of?Nuclear?Energy》2008年35卷第18-36頁“Design?research?of?smalllong?life?CANDLE?fast?reactor”中公開了一種單行波自分區(qū)燃燒方式(稱為CANDLE燃燒方式)以及美國泰拉能源公司(TerraPower?LLC)在《TechnologyReview》2009年第2期第42-44頁“Traveling-wave?reactor”和《Transactions?ofthe?American?Nuclear?Society》2008年第98期第738頁“A?First?GenerationTraveling?Wave?Reactor”中公開的一種單行波自分區(qū)燃燒方式(稱為Traveling-Wave燃燒方式)。單行波自分區(qū)燃燒方式的根本出發(fā)點是使反應(yīng)堆燃料的燃燒如蠟燭一樣在軸向以一定的速度從一端向另一端推進，其優(yōu)點是在整個燃燒壽期中的任一時刻，反應(yīng)堆的功率和反應(yīng)性都是恒定不變的；各項性能參數(shù)在壽期中都恒定不變，實現(xiàn)徑向功率分布的高度優(yōu)化，從而在穩(wěn)態(tài)運行中，不需要燃燒控制棒及其驅(qū)動機構(gòu)；且超長壽期可輕易的通過增加堆芯高度實現(xiàn)；可深度焚燒天然鈾、輕水堆乏鈾和釷且無需換料；具有高的固有安全性和經(jīng)濟性。由于燃燒速度恒定不變，所以堆芯的物理壽期約為堆芯的高度與燃燒速度之比。

單行波自分區(qū)燃燒方式初始沿其軸向、自上至下建立1個新燃料區(qū)1和1個啟堆區(qū)2。如附圖3所示，單行波自分區(qū)燃燒方式使堆芯自動分為新燃料區(qū)1、主燃燒區(qū)4和乏燃料區(qū)3三個物理燃燒區(qū)。堆芯的啟堆區(qū)2構(gòu)建在堆芯的軸向某一端，啟堆動作也在該端完成。啟堆后，堆芯軸向上僅產(chǎn)生一個中子通量峰，即燃燒行波。燃燒行波從堆芯一端向另一端穩(wěn)定推進。單行波自分區(qū)快堆堆芯軸向只有一個行進燃燒波，局部功率峰很高，導致冷卻劑、包殼和燃料溫度在一個比較短的軸向段內(nèi)產(chǎn)生很大的升高。這不利于堆內(nèi)材料的長期完整性保持，并且堆芯平均功率和總功率的提高也會受到安全方面的限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可提高行波快堆的平均功率和總功率，提高反應(yīng)堆的安全性和堆內(nèi)材料的完整性保持能力，優(yōu)化堆芯熱工水力性能的快中子反應(yīng)堆燃料雙行波自分區(qū)燃燒方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種快中子反應(yīng)堆燃料雙行波自分區(qū)燃燒方法，它包括如下步驟：

步驟一：對快中子反應(yīng)堆的堆芯進行分區(qū)，堆芯軸向中部構(gòu)建啟堆區(qū)；

步驟二：將點火位置設(shè)置在快中子反應(yīng)堆堆芯啟堆區(qū)的軸向中部。

步驟三：當堆芯進入穩(wěn)態(tài)運行后，形成自分區(qū)的雙行波，即形成兩個主燃燒區(qū)。

所述的步驟一中對快中子反應(yīng)堆的堆芯進行分區(qū)具體如下：將堆芯沿其軸向分為3個區(qū)，在堆芯軸向中部構(gòu)建1個啟堆區(qū)，在堆芯軸向兩端構(gòu)建2個新燃料區(qū)。

所述啟堆區(qū)的濃縮鈾的濃度≤13％。

本發(fā)明的效果在于：本發(fā)明的方法建立了雙行波自分區(qū)燃燒概念。在單行波自分區(qū)燃燒方式的基礎(chǔ)上，展平堆芯軸向功率分布，降低局部功率峰，提高了反應(yīng)堆堆的平均功率和總功率，兩個功率峰的峰值可以在單行波功率峰的基礎(chǔ)上各削減25％，但堆芯總功率增加50％，并且提高了堆內(nèi)材料的完整性保持能力，優(yōu)化了反應(yīng)堆堆芯的熱工水力性能。在提高反應(yīng)堆安全性和長壽期完整性的同時，提高了反應(yīng)堆的經(jīng)濟性，特別適用于大型百萬千瓦以上級的快堆核電站。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的快中子反應(yīng)堆燃料雙行波自分區(qū)燃燒過程示意圖。

圖2是本發(fā)明的快中子反應(yīng)堆啟堆區(qū)內(nèi)主要核素的濃度分布示意圖。

圖3是現(xiàn)有的快中子反應(yīng)堆燃料單行波自分區(qū)燃燒過程示意圖。

圖中：1.新燃料區(qū)；2.啟堆區(qū)；3.乏燃料區(qū)；4.主燃料區(qū)；X：堆芯軸向；Y：核素濃度由低到高的方向。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

如圖1所示，本發(fā)明的一種快中子反應(yīng)堆燃料雙行波自分區(qū)燃燒方法按照如下步驟進行：

步驟一：對快中子反應(yīng)堆的堆芯進行分區(qū)，在堆芯軸向中部構(gòu)建1個啟堆區(qū)2