[其他]液體減速劑控制系統反應堆內部零件分配系統

無效

• 申請號: 85105217
• 申請日: 1985-07-08
• 公開（公告）號: CN85105217A
• 公開（公告）日: 1987-01-14
• 發明（設計）人: 豪華德·弗蘭克·芬斯特;威廉·愛德華·克拉森;盧西諾·維羅尼西;戴維·愛德華·博伊爾;羅伯特·比羅恩·薩爾托恩
• 申請（專利權）人: 西屋電氣公司
• 主分類號: G21C5/00
• 分類號: G21C5/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 王申,王憲模

本發明一般涉及增壓輕水核反應堆的能譜移動，特別是涉及將低中子液體減速劑的液流分配給反應堆堆芯以獲得能譜移動的反應堆內部零件系統。

按照反應堆技術的目前水平，常規的增壓輕水核反應堆堆芯被設計成含有剩余反應性。當反應堆運行時，剩余反應性被非常緩慢地消耗，直到反應堆堆芯不再維持核反應，而后反應堆必須更換燃料。通常這種情況出現的周期為數年。盡量延長反應堆兩次燃料更換之間的時間（即延長堆芯壽命），是十分有利的，因為更換燃料需要完全關閉反應堆，并且非常花費時間。延長堆芯的壽命通常依靠給堆芯提供顯著量的剩余反應性來完成。

一般說來，裂變過程的控制，或反應性控制，包括剩余反應性所需的控制在內，是依靠改變反應堆堆芯內部中子吸收材料的量來完成的。含有中子吸收材料并可移入和移出堆芯的控制棒，提供了一種控制反應性的方法。溶解在反應堆冷卻劑中的可燃和不可燃的中子吸收體，提供了另一種反應性控制方法。當由于反應堆運行而反應性降低時，中子吸收體由于反應堆運行引起的燃燒而逐漸地消除，或者是利用一個為此目的而設計的獨立系統減少中子吸收體的實際量。最經常的是聯合使用溶解的中子吸收體和控制棒來控制反應堆和剩余反應性。

不幸的是，用控制棒或中子吸收體控制，會吸收本來可用于生產的中子。例如，由剩余反應性產生的中子，可以用來使燃料組件內的增殖性材料轉變為钚或裂變性鈾，而后钚或裂變性鈾又能夠產生裂變，從而更加延長堆芯的壽命。因此，雖然使用控制棒和溶解的中子吸收體能進行非常有效的反應堆控制，但它們會效率相當低地消耗掉成本昂貴的鈾。因此，控制剩余反應性而不抑制與剩余反應性有關的中子，以進一步延長堆芯壽命或兩次燃料更換之間的時間，并降低燃料成本，是有利的。

眾所周知，在燃料周期的最初時期，利用“增加射線硬度的”核能譜以減少剩余反應性和提高增殖性材料變為裂變材料的轉化率，可以減小燃料元件的濃度，并可以提高產生裂變材料的轉化率;而后在燃料周期的后期利用“較軟的”低能中子譜以提高反應性，并使早先產生的裂變材料發生裂變而延長堆芯的壽命。一種利用上述原理的方法被稱為能譜移動控制，這種方法延長了反應堆堆芯壽命，同時減少了反應堆堆芯中中子吸收材料的量。這種控制方法的一個例子是能譜機械移動反應堆，這種反應堆在堆芯的燃料組件內裝了一些空心置換棒（當然，這些棒置換了燃料組件內相等體積的水），這些棒能夠機械地移開或者是鉆了孔，以使得水能夠淹沒有效體積。在堆芯壽命的初期，中子譜由于置換棒置換了堆芯內的一部分水而變硬。而后中子譜由于利用上述置換棒的移開或鉆孔來增加堆芯內的水而變軟。

另一種獲得能譜移動的方法是，在堆芯壽命的初期用重水和氧化替換等體積的堆芯水，而后在堆芯壽命的后期逐漸地減少重水的體積，并用常規的反應堆冷卻劑（輕水）替換重水。效率較低的減速劑重水為減小燃料濃度和提高增殖性材料變為裂變材料的轉化率創造了條件，這兩者結合起來又為降低燃料成本和延長堆芯壽命提供了保證。此種技術的一個例子是順序號為NO.626，943的專利申請，題目為“燃料組件”，于1984年7月2日提出申請（W.E.49，102），并轉讓給了威斯汀豪斯電氣公司。

在“燃料組件”專利申請中，解釋了有必要將重水引入到堆芯支承板中，以分配到燃料組件中去，并最終從燃料組件排出重水，通過堆芯支承板排到板外。

但是，盡管大家都知道對能譜移動核反應堆的這樣一種要求，但到目前為止卻還不存在能夠有效地在實際上滿足這種要求的設備。同樣，還存在一種把氧化氘引入和排出耐壓容器的相應要求。但目前也并不存在能滿足同樣要求的設備。

因此，本發明的首要目的是提供一種分配系統，以將一種減速劑引入到反應堆耐壓容器和堆芯中去，這種減速劑的效率比堆芯壽命初期的常規的反應堆冷卻劑的效率要低，它使得有可能在堆芯壽命的后期用常規的反應堆冷卻劑置換低中子減速液。

考慮到這一目的，本發明屬于一種能譜移動壓水式核反應堆，利用低中子減速液來實現能譜移動，反應堆包括一個耐壓容器，一個由許多燃料組件構成的堆芯，一個堆芯支承板，以及穿入反應堆容器以將上述減速液引入該反應堆容器的管道，反應堆的特點在于，將上述減速液分配到上述燃料組件中去的機構是與堆芯支承板相連的，而在上述穿入機構和上述分配機構之間置入一個流通通道結構，以流通連接上述穿入機構和上述分配機構。

堆芯支承板設置了許多流通區域，每個流通區域接受低中子減速劑并把它們分配到每個流通區域內的燃料組件入口上，并從同一燃料組件的出口處接受減速劑。對每個流通區域采用單獨的流入和流出通道。