[其他]燃料組件

無效

• 申請號: 85105433
• 申請日: 1985-07-16
• 公開（公告）號: CN85105433A
• 公開（公告）日: 1987-01-14
• 發明（設計）人: 羅伯特·肯尼思·吉特森;埃爾默·阿瑟·巴斯勒;埃德加·安東尼·哈克斯泰恩;羅伯特·拜倫·薩爾頓;斯蒂芬·納爾森托爾
• 申請（專利權）人: 西屋電氣公司
• 主分類號: G21C3/00
• 分類號: G21C3/00
• 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

本發明一般涉及壓水核反應堆，特別是涉及一種用液體減速劑系統來進行能譜移動控制的壓水反應堆用的燃料組件。

在典型的壓水核反應堆中，反應堆運轉時，裂變過程的控制，或者反應的控制是通過改變在堆芯中中子吸收材料的量來完成的。實現反應控制的一種方法是使用控制棒的方法，控制棒包含中子吸收材料，或中子吸收體，并插入到堆芯中。改變控制棒的數目、控制棒的大小和/或者改變控制棒在堆芯中徑向和軸向位置，便可控制裂變過程。另外，還利用由裂變過程產生的可燃性中子吸收體和溶解在反應堆冷卻劑中的中子吸收體來控制反應。

為了延長堆芯壽命，在普通的商業性壓水反應堆中，在反應開始工作時設計成使反應性過剩。剩余反應性由上述說明的方法進行控制，并在堆芯持久的運轉中逐漸降低。在絕大多數情況下，應用了溶解在反應堆冷卻劑中的可溶性硼來控制最初的剩余反應性。因為隨著反應堆的運轉在堆芯中剩余反應性降低，吸收中子的硼逐漸被除去，因此可以利用最初的剩余反應性來維持裂變過程。雖然這種控制方法在延長堆芯壽命方面是一種有效的控制方法，但是在堆芯運轉時吸收中子的硼吸收了中子，并從堆芯中除去了能用于再生產的反應。例如，可能利用反應來將增殖性材料轉換成钚或裂變軸，由于當時產生的這些裂變材料的裂變，進一步延長了反應堆芯的壽命。但是如果沒有這樣一種轉換，反應性的消耗就是一種鈾的無效損耗，和另外的方法比較，這種損耗導致較高的燃料成本。因此很希望采用維持初始過剩反應性的方法延長堆芯的壽命，不用中子吸收材料來抑制過剩反應性，而是以積極的方式利用過剩反應性，供此延長堆芯的壽命并顯著降低總的燃料成本。

眾所周知，在燃料運轉初期利用“硬”中子能譜（較高中子能量譜）減少過剩反應性和增加增殖性材料變為裂變材料的轉化。可以減少燃料元素的濃度，增加產生裂變物質的轉化率。然后在燃料周期的后期，利用“軟”中子能譜（低能中子譜）增加反應，使先前產生的裂變材料發生反應，從而延長堆芯壽命。上述的這種方法叫做能譜移動控制法，它使反應堆具有更長的堆芯壽命，減少了堆芯中中子吸收材料用量。在這種技術中，用重水代替部分普通反應堆水可以減少過剩反應性，因此也可以減少中子吸收材料。

重水和普通反應堆冷卻水比較，它是一種低效減速劑。由于中子譜移向較高的能普，重水減慢了連鎖反應，在中子吸收材料減少時使反應堆運轉在全功率。這種向硬中子譜的移動致更多的增殖性U-238或Th-232相應轉化成裂變的pu-239或u-233，它們隨后在堆芯中被消耗產生熱，進一步延長了堆芯壽命。因此最初向硬中子譜的移動導致了更多的中子以一種有用的形式被消耗掉，而不是由于應用中子吸附劑而被浪費掉。隨著裂變材料被消耗，重水逐漸用產生一軟中子譜的普通反應堆冷卻水代替。由此堆芯反應保持在一正常水平，在堆芯運轉的后期，基本上所有的重水都被普通的反應堆冷卻水代替了。因此，反應堆可以用控制棒的方法進行控制并在開始階段不用另外的中子吸收材料，這樣便顯著降低了燃料成本。而且，額外的pu-239或u-233的產生同樣也減少了對u-235濃度的要求。

雖然在這一技術中能譜移動理論是眾所周知的，但還需要一種既切實可行又行之有效的方法。

本發明的主要目的是滿足這一需要，因此本發明在于一種供壓水核反應堆用的具有能譜移動控制能力的燃料組件和排成陣列的燃料元件的軸向支撐和側向支撐機構，在陣列中細長的燃料元件彼此平行分離，該燃料組件包含了許多細長的燃料元件，該支撐方法適合于在燃料組件運轉時允許減速劑/冷卻劑流過燃料組件，其特征在于在燃料組件內部裝載有大量低中子吸收減速液體的液體減速控制機構，低中子吸收減速液體可以根據中子減速效果隨意改變，該液體減速控制機構包括一減速液體流系統，該系統是密封的，與所說的減速劑/冷卻劑分離。

本發明提供了一密封的，與普通的流過燃料件的減速劑/冷卻劑分離的減速液體流系統，它能使能譜移動控制更容易，有效，并且以一種最有利的方式進行控制，可以達到密閉的液流系統允許重水（D₂O），輕水（H₂O）和濃度不同的，變化的D₂O/H₂O混合物被引入到燃料組件而不影響減速劑/冷卻劑本身的組成。

在本發明的最好實施例中，減速液體流系統包括許多插在燃料組件中的減速劑控制管，和兩個密閉連接減速控制管的復式接頭，將減速控制管在入口和出口之間連通使能傳送液流。

下面用例子，根據附圖說明本發明的最好實施例;

圖1是實施本發明的燃料組件的部分垂直截面圖;

圖2是沿圖1的Ⅱ-Ⅱ線切開的橫向剖面圖，圖中沒有示出框格;