[發明專利]一種具有固有安全特征的轉動控制鼓

有效

• 申請號: 201910409957.4
• 申請日: 2019-05-11
• 公開（公告）號: CN112002441B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 鄢炳火;李睿
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G21C7/06
• 分類號: G21C7/06;G21C15/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種具有固有安全特征的轉動控制鼓，所述轉動控制鼓包括中子吸收體、反射層、支撐結構、熱管、燃料棒、密封外套和傳動系統組成，轉動控制鼓的轉動由傳動系統控制完成。所述轉動控制鼓實施方法包括：在反應堆正常運行工況下利用電能使轉動控制鼓轉動，轉動控制鼓中的燃料棒和熱管朝向堆芯活性區，反射層和中子吸收體位于活性區外圍，形成一個緊湊的堆芯；在事故工況下轉動控制鼓失去電能自動回復到平衡位置，轉動控制鼓中的燃料棒和熱管朝向堆芯外部，反射層和中子吸收體緊鄰活性區，通過將中子吸收體移入堆芯和移出轉動控制鼓中的燃料棒兩種方式使反應堆停堆；轉動控制鼓中的燃料棒發熱由相鄰的熱管導出，確保轉動控制鼓的正常冷卻。利用該轉動控制鼓能夠在所有轉動控制鼓都失效的條件下使反應堆停堆達到次臨界狀態，確保反應堆及系統的安全。

技術領域

本發明涉及微型核反應堆的安全控制領域，特別涉及一種通過將中子吸收體移入堆芯和移出燃料棒兩種方式使反應堆停堆的轉動控制鼓，對于微型核反應堆的自動控制與緊急停堆有極其重要的作用。

背景技術

轉動控制鼓是微型核反應堆，特別是空間核反應堆的關鍵部件之一。轉動控制鼓的功能是在正常運行工況下調節核反應堆的反應性和功率，在事故工況下轉動控制鼓可以使核反應堆緊急停堆。相比于傳統核反應堆的控制棒系統，轉動控制鼓不需要占據其他的空間位置，也不需要在堆芯中進行平行移動，對堆芯造成較大的擾動，非常適合于體積小、結構緊湊的微型核反應堆系統。

目前，轉動控制鼓都是均勻布置在堆芯活性區外圍，由密封外套、反射層和中子吸收體組成，中子吸收體占據轉動控制鼓表面三分之一的面積，扇面角約為120°。在正常運行工況下，轉動控制鼓的反射層位于內側，中子吸收體位于外側，進而實現對核反應堆反應性及功率的調節。在事故工況下，通過傳動系統使轉動控制鼓的反射層轉到外側，中子吸收體轉到內側，實現對核反應堆的緊急停堆。為了保證事故工況下的緊急停堆，通常的設計方法是假定部分轉動控制鼓失效的條件下剩余的轉動控制鼓依然能夠使核反應堆達到次臨界狀態。但是如果有超過一定數量的轉動控制鼓失效則核反應堆無法實現緊急停堆，這會給系統的安全帶來致命的威脅。

發明內容

本發明提供了一種具有固有安全特征的轉動控制鼓，所述轉動控制鼓包括中子吸收體、反射層、支撐結構、熱管、燃料棒和密封外套。通過將中子吸收體移入堆芯和移出轉動控制鼓中的燃料棒兩種方式使反應堆停堆；通過轉動控制鼓中的熱管導出燃料棒釋熱。

優選的，所述轉動控制鼓中的熱管及燃料棒與堆芯活性區的熱管與燃料棒在反應堆正常運行工況下構成一個較規則的圓形橫截面。

優選的，所述轉動控制鼓中的熱管及燃料棒與堆芯活性區的熱管與燃料棒在反應堆正常運行工況下構成一個較規則的多邊形橫截面。

優選的，所述轉動控制鼓中的熱管與燃料棒交替排列。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

1.增強了微型核反應堆系統的固有安全性；

2.在全部轉動控制鼓失效時能夠確保核反應堆的緊急停堆；

3.利用熱管導出轉動控制鼓的釋熱，確保了轉動控制鼓的有效冷卻；

5.能夠廣泛地應用于各種形式的微型核反應堆中；

6.結構簡單，沒有增加額外的設備，控制了成本，便于推廣。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是轉動控制鼓的橫截面；

圖2是正常運行工況下堆芯的橫截面；

圖3是正常運行工況下堆芯的縱剖面；