[發明專利]一種新型反應堆控制棒及控制棒組件

有效

• 申請號: 202010917212.1
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN111933311B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 周濤;丁錫嘉;張家磊;朱亮宇;陳娟;周藍宇
• 申請（專利權）人: 東南大學;華北電力大學
• 主分類號: G21C7/10
• 分類號: G21C7/10;G21C7/117
• 代理公司: 北京康思博達知識產權代理事務所(普通合伙) 11426
• 代理人: 范國鋒;劉冬梅

1.一種核反應堆控制棒，其特征在于：所述控制棒包括I型控制棒和II型控制棒，其中，I型控制棒為非均勻控制棒，II型控制棒為均勻控制棒；

所述I型控制棒包括內層棒(11)和外層棒(12)，所述內層棒(11)和外層棒(12)均由間隔排布的黑體(6)和灰體(7)構成；

所述I型控制棒中的黑體(6)的質量分布為非均勻分布，其質量分布方程如下：

其中，

z∈[2qh,(2q+1)h]，q＝0、1、2…(p-1)；

M為黑體(6)的質量；

J₀為零階貝塞爾函數；

R為外層棒(12)的外徑；

r為外層棒(12)的內徑；

r'為中子在黑體(6)中的平均自由程；

H為I型控制棒的高度；

p為外層棒(12)的黑體(6)的個數；

h為黑體(6)的長度。

2.根據權利要求1所述的核反應堆控制棒，其特征在于：

所述黑體(6)和灰體(7)的數量相同，高度也相同，

所述黑體(6)為強中子吸收材料，選自碳化硼-氧化復合材料或銀-銦-鎘合金；

所述灰體(7)為弱中子吸收材料，選自碳化硼-氧化鋁復合材料或不銹鋼。

3.根據權利要求1所述的核反應堆控制棒，其特征在于：

所述內層棒(11)中的黑體(6)與外層棒(12)中的灰體(7)位置相對應，所述內層棒(11)中的灰體(7)與外層棒(12)中的黑體(6)位置相對應。

4.根據權利要求3所述的核反應堆控制棒，其特征在于：所述內層棒(11)的外徑與外層棒(12)的內徑相同，內層棒(11)貫穿外層棒(12)，二者之間為滑動連接。

5.根據權利要求1所述的核反應堆控制棒，其特征在于：所述I型控制棒還包括包殼(13)，所述包殼(13)選自純金屬材料或合金材料。

6.根據權利要求5所述的核反應堆控制棒，其特征在于：所述包殼(13)為合金材料。

7.根據權利要求1所述的核反應堆控制棒，其特征在于：所述II型控制棒與I型控制棒結構相同，材質不同。

8.根據權利要求7所述的核反應堆控制棒，其特征在于：在II型控制棒中，用燃料芯塊(8)替代I型控制棒中的黑體(6)。

9.根據權利要求8所述的核反應堆控制棒，其特征在于：所述燃料芯塊(8)選自易裂變核素或可裂變核素組成的氧化物。

10.根據權利要求1至9之一所述的核反應堆控制棒，其特征在于：I型控制棒放置在核反應堆的中央，II型控制棒放置在核反應堆的邊緣。

11.一種核反應堆控制棒組件，其特征在于：所述組件包括權利要求1至10之一所述的控制棒、導熱肋片(2)、星型架(3)和驅動桿(4)。

12.根據權利要求11所述的核反應堆控制棒組件，其特征在于：所述導熱肋片(2)包括多個，均勻安裝在I型控制棒和II型控制棒的包殼(13)外；

所述星型架(3)包括連接柄(31)、翼片(32)和指狀物(33)，其中，I型控制棒安裝在指狀物(33)的內層，II型控制棒安裝在指狀物(33)的外層；

所述連接柄(31)與驅動桿(4)相連，驅動桿(4)與內層棒(11)和外層棒(12)相連。