[發明專利]一種鈹水慢化高通量工程試驗堆堆芯

在審

• 申請號: 201310201613.7
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN104183278A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 吳英華
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G21C3/04
• 分類號: G21C3/04;G21C5/16
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

技術領域

本發明屬于反應堆設計技術領域，具體涉及一種鈹水慢化高通量工程試驗堆堆芯。?

背景技術

中國工程試驗堆（CETR）設計初期主要參考法國JHR堆。?

法國JHR堆承壓殼內只有37個柵元，簡稱為小耐壓殼方案：37個柵元插入燃料組件34個，有3個柵元可放材料孔道，其他材料靶可放在燃料組件中心孔，堆芯布置不夠靈活；該堆主要承擔材料考驗，沒有中心熱阱，因此熱中子注量率較低，更沒有考慮同位素生產；27組控制棒布置在燃料組件中心孔，更換不靈活。?

CETR設計初期也采用小耐壓殼方案，后來決定采用大耐壓殼方案。大耐壓殼是把堆芯外反射層包在壓殼內。堆芯外孔道位置受到壓殼上蓋引出孔的限制，孔道布置不夠靈活。但對燃料組件布置有相當靈活性。CETR也沒有把同位素生產放在重要位置。根據我國國情，更應該強調綜合利用。要把同位素生產放在重要位置。CETR的燃料組件由七層組成，雖然可以提高快通量，但是損失了后備反應性。?

我國高通量工程試驗堆（HFETR）是欠慢化堆芯。堆運行時堆芯產生的裂變快中子，在堆芯得不到充分慢化，進入堆芯周圍鈹反射層慢化，慢化后的熱中子相當一部分返回到堆芯。但堆芯上下端面無法圍鈹，造成中子泄漏。水是快中子很好的慢化劑，但是水的熱中子吸收截面較大，熱中子返回到堆芯幾率少。如何減少堆芯上下端面中子泄漏？?

發明內容

本發明的目的在于提供一種能提高同位素生產能力的鈹水慢化高通量工程試驗堆堆芯。?

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案為：?

一種鈹水慢化高通量工程試驗堆堆芯，該堆芯由中心燃料組件、側反射層、上下反射層、同位素靶件和控制棒組成；側反射層包括水柵元、鈹組件、同位素靶件；中心燃料組件包括燃料組件；中心燃料組件還包括中心為靶+鈹棒的燃料組件、中心為鈹棒的燃料組件；所述燃料組件的中心為鈹棒，燃料組件的上下反射層均由從外向內的鋁+水+鈹構成，即上下端部填；燃料組件的中心由鈹棒及其外部的靶件構成，燃料組件的上下反射層均由從外向內的鋁+水+靶+鈹構成，即上下端部填。?

所述從外向內由鋁+水+靶+鈹構成的靶件的高度為10～15cm。?

所述從外向內由鋁+水+鈹構成的靶件的高度為10～15cm。?

所述同位素靶件的上下兩端均比燃料組件高出10～15cm。?

所述控制棒9中的吸收體采用同位素的靶材，其上下兩端均比燃料組件高出10～15cm。?

本發明所取得的有益效果為：?

本發明所述鈹水慢化高通量工程試驗堆堆芯根據設計的堆芯指標，可用燃料組件E、燃料組件F局部或者全部替代燃料組件，以提高同位素產量。經堆芯計算，本發明所述堆芯比CETR采用的堆芯，同位素產量提高49%。?

靶件D、靶件C的高度均為10～15cm，這樣堆芯上下端面可增加慢化能力，減少水的吸收；上下端部伸出15cm時，同位素提高產量還會高些。?

同位素靶件的上下兩端均比燃料組件高出10～15cm，這樣泄漏的中子將被同位素靶件吸收。?

控制棒中的吸收體采用同位素的靶材，其上下兩端均比燃料組件高出10～15cm，可盡量減少堆芯的無效吸收，同時既起到控制棒吸收體作用，又?生產同位素。?

附圖說明

圖1為CETR采用堆芯的示意圖。?

圖2為本發明所述鈹水慢化高通量工程試驗堆堆芯的上下反射層示意圖；?

圖3為本發明所述鈹水慢化高通量工程試驗堆堆芯布置示意圖。?

圖中：1、水柵元；2、鈹組件；5、燃料組件；7、同位素靶件；9、控制棒；D、從外向內由鋁+水+靶+鈹構成的靶件；E、中心為靶件+鈹棒的燃料組件；F、中心為鈹棒的燃料組件。?

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。?

如圖2、圖3所示，本發明所述鈹水慢化高通量工程試驗堆堆芯由中心燃料組件、側反射層、上下反射層、同位素靶件7和控制棒9組成；其中中心燃料組件包括燃料組件5、中心為靶+鈹棒的燃料組件E、中心為鈹棒的燃料組件F；側反射層包括水柵元1、鈹組件2、同位素靶件7；其中水柵元1、鈹組件2、燃料組件5、控制棒9與現有的CETR相同。?