[發(fā)明專利]一種分段設(shè)計(jì)鈉冷快堆控制棒

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710324158.8
• 申請(qǐng)日: 2017-05-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107039090A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐李;胡赟;張堅(jiān);王新哲;陳儀煜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)原子能科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G21C7/24
• 分類號(hào): G21C7/24
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于反應(yīng)堆工程領(lǐng)域，特別涉及一種用于鈉冷快堆的分段設(shè)計(jì)鈉冷快堆控制棒。

背景技術(shù)

在鈉冷快堆中，反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)的反應(yīng)性補(bǔ)償和停堆安全主要由控制棒來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前的鈉冷快堆設(shè)計(jì)中，一般含有安全棒組(SA)、補(bǔ)償棒(SH)和調(diào)節(jié)棒組(RE)，最新的一些設(shè)計(jì)中還含有非能動(dòng)棒組(PEP)。其中，安全棒主要用于反應(yīng)堆的緊急停堆，補(bǔ)償棒主要用于燃耗反應(yīng)性的補(bǔ)償和反應(yīng)堆的安全停堆，調(diào)節(jié)棒主要用于反應(yīng)性的自動(dòng)調(diào)節(jié)。在現(xiàn)有的控制棒設(shè)計(jì)中，補(bǔ)償棒中¹⁰B的富集度較高，使得單個(gè)循環(huán)周期中補(bǔ)償棒的燃耗較高，且發(fā)熱量較大，并造成周圍燃料組件功率峰因子偏大。

發(fā)明內(nèi)容

(一)發(fā)明目的

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種燃耗低，發(fā)熱量小，且周圍燃料組件功率峰因子偏小的分段式鈉冷快堆控制棒。

(二)技術(shù)方案

為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種分段式鈉冷快堆控制棒，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、活性區(qū)和跟隨體組成，其中控制棒活性區(qū)為分段式結(jié)構(gòu)，分段式結(jié)構(gòu)從上到下內(nèi)含吸收體含量由高至低。

進(jìn)一步，所述分段式結(jié)構(gòu)為高富集硼區(qū)和低富集硼區(qū)兩段式結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述高富集硼區(qū)為¹⁰B含量高的高富集度碳化硼，富集度60％-100％；低富集硼區(qū)為采用¹⁰B含量較低的低富集度碳化硼，富集度10％-40％；

進(jìn)一步，所述低富集硼區(qū)可采用天然硼。

進(jìn)一步,所述分段式結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度根據(jù)堆的反應(yīng)性需求確定。

(三)有益效果

在反應(yīng)堆運(yùn)行過(guò)程中，本發(fā)明中的控制棒只有低富集區(qū)處于堆芯活性區(qū)范圍內(nèi)，因此其控制棒燃耗更小，可使用更多的循環(huán)周期；控制棒發(fā)熱更小，且循環(huán)初期和循環(huán)末期的發(fā)熱量差別更小，有利于提升組件出口溫度；周圍燃料組件的功率峰因子更小，且在移動(dòng)時(shí)，對(duì)周圍組件造成的影響更小；在運(yùn)行時(shí)，微分價(jià)值更小，有利于功率調(diào)節(jié)。有效的提高了反應(yīng)堆的經(jīng)濟(jì)性。

從計(jì)算結(jié)果可看出，與傳統(tǒng)方案相比，在經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)的燃耗之后，分段式的控制棒價(jià)值的反應(yīng)性變化方面從76/pcm降到26/pcm，補(bǔ)償棒中B的燃耗要小很多，可使用更長(zhǎng)時(shí)間。分段式鈉冷快堆控制棒在釋熱方面從369/kw降到244/kw，比傳統(tǒng)方案較小，致使初期末期功率變化較小，對(duì)出口溫度的影響降低，有利于提高堆芯平均出口溫度。分段設(shè)計(jì)的控制棒附近的燃料組件最大功率峰因子明顯偏小，且全堆最大功率峰因子也偏小，有利于堆芯功率峰的展平，提高全堆平均線功率和平均燃耗，提高燃料的利用率。與傳統(tǒng)方案相比，分段設(shè)計(jì)的控制棒微分價(jià)值存在一定的差別，更有利于反應(yīng)性調(diào)節(jié)。

附圖說(shuō)明

圖1一種分段式鈉冷快堆控制棒結(jié)構(gòu)示意圖

圖2傳統(tǒng)方案燃料組件裂變功率分布不均勻系數(shù)

圖3使用分段式鈉冷快堆控制棒的燃料組件裂變功率分布不均勻系數(shù)

圖4傳統(tǒng)方案補(bǔ)償棒組積分價(jià)值曲線

圖5傳統(tǒng)方案補(bǔ)償棒組微分價(jià)值曲線

圖6分段式鈉冷快堆控制棒組積分價(jià)值曲線

圖7分段式鈉冷快堆控制棒組微分價(jià)值曲線

1、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 2、高富集硼 3、低富集硼 4、跟隨體

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。

如圖1所示的一種用于鈉冷快堆的分段式鈉冷快堆控制棒，該控制棒由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)1、活性區(qū)和跟隨體4組成，活性區(qū)設(shè)計(jì)為分段式結(jié)構(gòu)，分段式結(jié)構(gòu)從上到下內(nèi)含吸收體含量由高至低。本實(shí)施例將活性區(qū)設(shè)計(jì)為高富集硼2和低富集硼3兩段式結(jié)構(gòu)，其中高富集硼2區(qū)域?yàn)?sup>10B含量高的高富集度碳化硼，富集度60％-100％；低富集硼3區(qū)域?yàn)椴捎?sup>10B含量較低的低富集度碳化硼，富集度10％-40％；其中低富集硼3區(qū)域也可采用天然硼。