[其他]液體慢化劑控制系統(tǒng)一重水D2O/輕水H2O

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85105161
• 申請(qǐng)日: 1985-07-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN85105161A
• 公開(kāi)（公告）日: 1986-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷蒙德·安東尼·喬治;弗里斯特·托馬斯·約翰森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西屋電氣公司
• 主分類號(hào): G21C7/26
• 分類號(hào): G21C7/26
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利代理部
• 代理人: 石小梅,王彥斌

本發(fā)明概括地論述了壓水核反應(yīng)堆能譜偏移方面的問(wèn)題，詳細(xì)論述了用來(lái)實(shí)現(xiàn)能譜偏移的低效中子慢化液體的控制系統(tǒng)。

在一般的現(xiàn)代化壓水核反應(yīng)堆中，反應(yīng)堆堆芯設(shè)計(jì)成具有剩余反應(yīng)性。當(dāng)反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)，剩余反應(yīng)性逐漸消耗，直至反應(yīng)堆堆芯不再能維持核反應(yīng)，到那時(shí)反應(yīng)堆必須換料。通常，這種情況一年內(nèi)就會(huì)發(fā)生。使反應(yīng)堆兩次換料之間的時(shí)間增加到最長(zhǎng)（即延長(zhǎng)堆芯壽命）是很有益的，因?yàn)閾Q料需要使反應(yīng)堆完全停閉，而且非常費(fèi)時(shí)間。延長(zhǎng)堆芯壽命通常是通過(guò)給堆芯提供大量的剩余反應(yīng)性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于裂變過(guò)程的控制，也就是反應(yīng)性控制，包括剩余反應(yīng)性需要的控制，是通過(guò)改變反應(yīng)堆堆芯的中子吸收材料的數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。包含有中子吸收材料的、可插入和提出堆芯的控制棒提供了控制反應(yīng)性的一種方法。溶解在反應(yīng)堆冷卻劑中的可燃的和非可燃的毒物提供了控制反應(yīng)性的另一種方法。當(dāng)反應(yīng)性由于反應(yīng)堆運(yùn)行而減少時(shí)，毒物通過(guò)反應(yīng)堆運(yùn)行期間的消耗而逐漸除去，或者通過(guò)為此目的而設(shè)計(jì)的一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)而除去。最經(jīng)常的情況是，應(yīng)用溶解毒物和控制棒相結(jié)合的方式，來(lái)控制反應(yīng)堆和剩余反應(yīng)性。

遺憾的是，用控制棒和毒物進(jìn)行控制會(huì)吸收掉中子，這些中子在其它情況下可在生產(chǎn)中加以利用。例如，可以利用剩余反應(yīng)性產(chǎn)生的中子將燃料組件中的增殖性材料轉(zhuǎn)換為钚或裂變鈾，這兩種材料可以再被裂變而有助于進(jìn)一步延長(zhǎng)堆芯壽命。所以，當(dāng)應(yīng)用控制棒和溶解毒物提供十分有效的反應(yīng)堆控制的時(shí)候，這種應(yīng)用卻也包含著高價(jià)格鈾的比較低效率的消耗。因此，為了進(jìn)一步延長(zhǎng)堆芯壽命或兩次換料之間的時(shí)間，為了降低燃料價(jià)格，如能控制剩余反應(yīng)性，而又不抑制與剩余反應(yīng)性有關(guān)的中子，那是很有利的。

大家知道，通過(guò)在燃料循環(huán)的第一階段中使用“硬化”（核能）能譜的方法，以降低剩余反應(yīng)性、增加增殖性材料至裂變材料的轉(zhuǎn)換;然后在燃料循環(huán)的后期應(yīng)用“軟化”（較低能量）中子能譜的方法，通過(guò)使以前產(chǎn)生的裂變物質(zhì)進(jìn)行裂變，來(lái)增加反應(yīng)性、延長(zhǎng)堆芯壽命，從而能降低燃料元件的濃縮度，提高生產(chǎn)裂變材料的轉(zhuǎn)換比。應(yīng)用上述原理的這樣一種方法，稱之為能譜偏移控制，它可使反應(yīng)堆的堆芯壽命得到延長(zhǎng)，而又減少反應(yīng)堆堆芯中中子吸收材料的數(shù)量。在應(yīng)用這種控制方法的實(shí)例中，有一個(gè)用機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)能譜偏移的反應(yīng)堆，在堆芯的一些燃料組件中，裝有一些空心的置換棒（當(dāng)然，這些棒會(huì)在燃料組件中排出相同體積的水），這些棒可以用機(jī)械方法提出或穿孔，以使可用的體積注滿水。在堆芯壽命的早期階段，用置換棒從堆芯中排除一部分水，使中子能譜硬化。而在后期，通過(guò)前面所說(shuō)的置換棒提升或穿孔在堆芯中加進(jìn)水，使中子能譜軟化。題目為“能譜偏移的反應(yīng)堆控制方法”、轉(zhuǎn)讓給西屋電氣公司的美國(guó)4，432，930號(hào)專利，揭示了這樣一個(gè)用機(jī)械方法進(jìn)行能譜偏移的反應(yīng)堆。

實(shí)現(xiàn)能譜偏移的另一種方法，是在堆芯壽命的早期利用重水或氧化氘置換堆芯中等量體積的水，然后在堆芯壽命的后期逐漸地減少重水的體積并代之以平常的反應(yīng)堆冷卻劑（輕水）。這種低效的慢化劑（重水）允許采用較低的燃料濃縮度，并得到將增殖性材料轉(zhuǎn)換為裂變材料的較高轉(zhuǎn)換比，這兩點(diǎn)結(jié)合起來(lái)就可以保證降低燃料的價(jià)格和延長(zhǎng)堆芯的壽命。

可以很好地理解到，能譜偏移方法的成功部分地依靠這樣一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以控制供給反應(yīng)堆的慢化液體（包括混合液體）的數(shù)量，使之與任意給定時(shí)刻的反應(yīng)堆的反應(yīng)性要求相協(xié)調(diào);該系統(tǒng)還用來(lái)從反應(yīng)堆中排出液體，并使該液體濃集供以后使用。

因此，本發(fā)明的主要目的是提供一個(gè)壓力容器外部的控制系統(tǒng)，它用來(lái)為反應(yīng)堆壓力容器供給低效的中子慢化液體和（或）低效的中子慢化液體與通常的反應(yīng)堆冷卻劑的混合液體。

從這一目的出發(fā)，本發(fā)明存在于具有這樣一種堆芯結(jié)構(gòu)的核反應(yīng)堆中，在這種堆芯結(jié)構(gòu)中裝有一些能容納用于能譜偏移的不同液體的管道、一個(gè)能對(duì)上述管道的液體供給進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)。這一控制系統(tǒng)的特點(diǎn)表現(xiàn)為它包括：使進(jìn)出上述壓力容器的上述液體形成循環(huán)的裝置;為保持預(yù)定的液體壓力使上述循環(huán)裝置中液體進(jìn)行穩(wěn)壓的裝置;給上述循環(huán)裝置供應(yīng)慢化劑液體的裝置;從上述循環(huán)裝置排出慢化劑液體的裝置;以及改變供給上述循環(huán)裝置的液體濃度的裝置。

通過(guò)對(duì)下面圖中對(duì)所選擇的實(shí)施例（僅作為例子）作下述說(shuō)明，將會(huì)使本發(fā)明變得更加容易理解。其中：

圖1是反應(yīng)堆冷卻劑中硼濃度對(duì)于反應(yīng)堆燃料運(yùn)行時(shí)間的曲線圖;

圖2是液體慢化劑濃度對(duì)于反應(yīng)堆燃料運(yùn)行時(shí)間的曲線圖;

圖3是本發(fā)明的一個(gè)具體的液體慢化劑控制系統(tǒng)的原理流程圖;

圖4是本發(fā)明的適用于保持堆芯排熱的控制系統(tǒng)原理流程圖;

圖5是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的控制系統(tǒng)的原理流程圖。