[發明專利]一種連續溶解器中含開孔的中子毒物夾層結構

有效

• 申請號: 201410323482.4
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN104143365B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 易璇;霍小東;楊海峰;邵增
• 申請（專利權）人: 中國核電工程有限公司
• 主分類號: G21C19/46
• 分類號: G21C19/46;G21F9/20
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙)11311
• 代理人: 田明,任曉航

技術領域

本發明涉及后處理廠乏燃料溶解設備中臨界安全的控制技術，具體涉及一種連續溶解器中含開孔的中子毒物夾層結構。

背景技術

我國核燃料循環的政策采取閉合的核燃料循環方式，對于從堆內卸出的乏燃料送入后處理廠，將鈾、钚從乏燃料中分離再利用。乏燃料的后處理是閉合核燃料循環的重要階段，后處理工藝過程主要包括首端處理、化學分離和鈾、钚尾端處理過程。后處理廠的工藝流程中有許多環節需要進行臨界安全控制設計和分析，其中首端處理主要是對乏燃料組件進行切割、溶解、過濾、調料、為化學分離做準備，易裂變材料比較集中的部位，且乏燃料與溶解液形成了一種固液雙重不均勻的系統，是需要重點關注臨界安全的設備。

在大型乏燃料后處理廠中為了適應較高處理能力和處理的乏燃料量的要求，對溶解器進行了連續處理工藝的設計。連續溶解器的結構較批式溶解器的結構復雜，對于設備設計和安全分析都提出了較高的要求。為了使連續溶解器能處理較高初始富集度的乏燃料組件，通常需要結合幾種不同的臨界安全控制手段共同實現連續溶解器對于高初始富集度燃料組件的處理要求，例如使用固體中子毒物是一種較常用的臨界安全控制手段。

發明內容

本發明的目的是為了保證連續溶解器在溶解高初始富集度的乏燃料組件時的臨界安全，提供一種連續溶解器中含開孔的中子毒物夾層結構。

本發明的技術方案如下：一種連續溶解器中含開孔的中子毒物夾層結構，包括用于裝載待溶解乏燃料芯塊的容器，所述容器的頂壁和底壁上設有若干用于溶液交換的開孔，其中，所述容器的頂壁和底壁均為夾層結構，分別包括不銹鋼內壁和外壁，在不銹鋼內壁和外壁之間設有中子毒物。

進一步，如上所述的連續溶解器中含開孔的中子毒物夾層結構，其中，所述的中子毒物為含B₄C重量百分比15％-30％的硼鋁合金或硼鋼合金、含硼重量百分比1.3％-1.8％的硼鋼、氧化釓或金屬鎘材料。

進一步，如上所述的連續溶解器中含開孔的中子毒物夾層結構，其中，所述的中子毒物的厚度為0.05cm-0.5cm。

進一步，如上所述的連續溶解器中含開孔的中子毒物夾層結構，其中，所述不銹鋼內壁厚度為0.1cm-0.2cm，不銹鋼外壁的厚度為0.05cm-0.1cm。

本發明的有益效果如下：本發明在連續溶解器中直接接觸溶解芯塊的含有開孔的容器壁中添加夾層型的固體中子毒物，使中子毒物與臨界安全的控制對象即易裂變物質的距離更近，增大中子毒物的中子吸收效應，降低溶解器中的反應性，提高溶解器的處理能力,同時開孔的大小和開孔的間距有利于兩側溶液的交換，同時可以阻擋較大的乏燃料碎塊泄漏。采用本發明的技術方案之后，根據所選擇的中子毒物的類型和有效成分的重量百分比，連續溶解器可以實現在正常和可信事故工況下依靠添加的固體中子毒物在保證臨界安全的要求的情況下溶解初始富集度較高(如初始富集度4.45％)的乏燃料組件。

附圖說明

圖1為裝載乏燃料芯塊的溶解結構(戽斗)示意圖；

圖2為戽斗含開孔的容器頂壁示意圖；

圖3為戽斗壁含夾層的固體中子毒物布置截面圖；

圖4為含固體中子毒物的戽斗含有溶解的燃料芯塊時的縱截面圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。

連續溶解器中直接接觸芯塊的容器部分結構如圖1所示，該溶解的容器(以下稱之為戽斗)結構近似于有一定厚度的扇形體，用于裝載待溶解的乏燃料芯塊，并被放置于另外一個扁平槽容器中進行乏燃料的溶解工藝。圖1中標示了戽斗的底壁1和側壁2，未顯示容器的頂壁。在溶解時為了保證戽斗內的溶液和戽斗外的溶液的交換，在容器的頂部和底部的容器壁3、1上均有開孔4，如圖2所示。