[發明專利]一種加速器驅動次臨界系統的非能動停堆保護系統

有效

• 申請號: 201410526100.8
• 申請日: 2014-10-08
• 公開（公告）號: CN104392749B
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 金鳴;吳國偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G21C9/02
• 分類號: G21C9/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;孟卜娟

本發明公開了一種加速器驅動次臨界系統的非能動停堆保護系統，屬于加速器驅動次臨界系統非能動停堆設備領域的一種非能動停堆保護系統的裝置。所述非能動停堆系統裝置為溫度觸發的智能停堆裝置。本發明利用軟磁材料在堆芯出口冷卻劑溫度超過軟磁材料的居里點溫度時，由于自身的物理性能而失去磁性，軟磁材料斷開與永磁鐵的吸附，從而把加速器的正負開關斷開，實現非能動停堆的目的；使反應堆發生事故以后不必過分依賴運行人員及時準確的判斷及外部能源的供給就能完成相應的安全停堆功能。

技術領域

本發明屬于加速器驅動次臨界系統非能動停堆系統的設備領域。具體涉及加速器驅動次臨界系統的備用停堆系統的一種溫度觸發的非能動停堆保護系統的裝置，以實現加速器驅動次臨界系統的固有安全性，本發明涉及核反應堆設計技術、核安全技術和相關技術。

背景技術

核能發展將不得不面臨核廢料的處理和處置難題。核廢料中的次錒系核素(MA)和長壽命裂變產物(LLFP)的放射性毒性大，有些核素的半衰期長達上百萬年，若不進行安全處置，對人類的后代始終會造成潛在放射性威脅。加速器驅動次臨界系統(ADS)是“新出現的核廢物嬗變及能量產生的核能系統”，在未來長期發展中，將實現先進的閉式核燃料循環方式且具有良好的資源、安全和環境效益，將成為核裂變能可持續發展的重要途徑。中國科學院將ADS嬗變技術列為重要發展方向，并于2011年正式啟動了戰略性先導科技專項“未來先進核裂變能—ADS嬗變系統”研究計劃。計劃通過三期專項的實施，到2030年后建成工業應用規模的加速器驅動核廢料嬗變示范裝置，掌握ADS系統和核廢料嬗變處理關鍵技術，使我國先進核能領域的自主創新能力進入世界領先行列。ADS裝置將加速器和反應堆通過散裂靶有機地結合成一體，當加速器停止時，散裂反應也隨之停止，包層里失去外源中子，Keff逐漸下降，直至反應停閉。

核反應堆常規的能動停堆系統，理論上通過機械、電氣或者操作員的動作，可以實現異常或者事故工況下安全停堆的目的。系統輸入一個電信號，使得控制棒驅動機構的電磁線圈斷電，控制棒脫落，實現對反應堆的控制；或者通過人的操作實現對反應堆的控制。但是這些方式都是能動的，依賴于外在動力或者人工操作，需要一定的響應時間，控制系統故障或運行人員誤操作的可能性還不能完全排除。

為進一步降低發生事故的概率，美國、日本、中國等已經進行了一定程度的研究。其中一種設計是利用高溫下碳鋼消磁的特性，實現非能動停堆；另外一種設計是采用電磁鐵和軟磁相結合的方式，利用電流、鐵芯產生恒定磁場，依靠軟磁在居里點溫度時失去磁性的特點，實現非能動停堆的目的；我們國家商昌忠等設計的停堆系統利用的是居里點溫度達1000℃以上的Sm2Co7的永磁材料。

發明內容

本發明的目的是針對克服上述現有技術存在通過機械、電氣或者操作員的動作，可以實現異常或者事故工況下安全停堆的目的。系統輸入一個電信號，使得控制棒驅動機構的電磁線圈斷電，控制棒脫落，實現對反應堆的控制；或者通過人的操作實現對反應堆的控制。但是這些方式都是能動的，依賴于外在動力或者人工操作，需要一定的響應時間，和有一定的失效可能性的缺陷，而提出的一種加速器驅動次臨界系統的非能動停堆保護系統，其為溫度觸發的非能動停堆保護系統的裝置。

本發明采用的技術方案為：一種加速器驅動次臨界系統的非能動停堆保護系統，其特征在于，所述非能動停堆保護系統為溫度觸發的智能停堆裝置；具體結構是在保護容器3內包裹的軟磁材料1與永磁鐵2組成磁性智能開關。軟磁材料1通過吸住和斷開永磁鐵2來控制加速器電源的閉合和斷開。保護容器安裝在堆頂屏蔽蓋上，軟磁材料放置在堆芯出口處，以便檢測堆芯出口的溫度，該裝置通過堆頂屏蔽蓋固定在反應堆堆芯出口處。

其中，所述保護容器3內包裹的軟磁材料1吸住永磁鐵2組成磁性智能開關。

其中，所述的磁性智能開關系統溫度低于軟磁材料的居里點溫度時，加速器電源開關保持閉合狀態，當其溫度高于軟磁材料的居里點溫度時，加速器電源開關處于斷開狀態。