[其他]用于核反應堆的可溶性可燃吸收棒

無效

• 申請號: 85107286
• 申請日: 1985-10-04
• 公開（公告）號: CN85107286A
• 公開（公告）日: 1987-04-15
• 發明（設計）人: 普拉塔·基拉昌德·多施;約翰·弗朗西斯·威爾森
• 申請（專利權）人: 西屋電氣公司
• 主分類號: G21C7/22
• 分類號: G21C7/22
• 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

本發明一般與核反應堆有關，更確切地說是與一種核反應堆中使用的可溶性可燃吸收棒有關。

在一種典型的核反應堆中，反應堆堆芯包含有：許多燃料組件，每組燃料組件由上、下管座，許多根細長的、延伸在上、下管座之間、在橫向彼此隔開的導向套管，以及許多個沿導向管套的軸向彼此隔開的橫向格架組成。每組燃料組件還包括許多根細長的燃料元件或燃料芯棒，它們與導向管套在橫向上也彼此隔開，并由上、下管座之間的格架支承。燃料棒含有裂變材料，它們以一定陣列組合在一起，這是為了能在堆芯中提供足夠的中子通量以保證高的核裂變率，從而以熱的形式釋放出大量的能量。為了提取一些堆芯中產生的熱量用來產生有用功，則由下向上往堆芯內泵入液體冷卻劑。

由于反應堆堆芯中的產生速率與核裂變速率成正比，而核裂變速率又由堆芯中的中子通量決定，因此通過改變中子通量來實現對反應堆起動階段運行期間和停堆時生成的熱量的控制。概括地講這是通過含中子吸收材料的控制棒吸收過剩中子來實現的。導向管套除了作為燃料組件的結構元件外，還為將中子吸收控制棒插進反應堆芯提供了通道。因此，中子通量水平（強度）和堆芯的熱量輸出通常用把控制棒插進和拔出導向管套的方法來調節。

按常規作法，在反應堆起動時，予定有過量的中子通量進入到反應堆堆芯內，這樣，當該中子通量在堆芯的整個壽期內被消耗時，仍然有足夠的反應性來維持堆芯在一個長周期內運行。鑒于這種作法，在某些反應堆的應用中，在一些燃料組件的導向管套中插進可燃毒物棒以便幫助其他燃料組件的導向管套中的控制棒在其整個使用壽期內能使堆芯內的中子通量或反應性保持比較恒定。與控制棒類似，可燃毒物棒也含有中子吸收材料。可燃毒物棒與控制棒的區別主要在于：它在堆芯內使用期間，在導向管套中的位置是固定不變的。

在美國專利說明書第3，510，398號中闡述了在一個核反應堆中使用位置固定的可燃毒物獲得的全部優點。至此，裝有可燃毒物并規定其在反應堆堆芯內固定布置的棒已經是“固定”型的棒了。把一根棒稱作固定型的棒意思是指在此棒任意軸向高度上，可燃毒物的吸收體含量是由該棒制造過程中材料的初始裝載所確定的。

上述美國專利中的可燃毒物棒代表了固定型棒的特征。固定型吸收棒的主要缺點在于：并不是棒中的全部中子吸收劑都能全部燒掉或均勻損耗的。固定型吸收棒的軸向損耗曲線的形狀近似地與整個堆芯壽期中平均軸向中子通量分布曲線相同。然而，由于中子通量的平均軸向分布與反應堆堆芯內整個堆芯運行壽期出現的一些中子通量峰值之間缺少對應，因此在固定型可燃毒物的某些軸向位置上，毒物材料的消耗比其他位置上要快得多。這就導致了在其他位置上吸收體的不完全損耗，所以在壽期結束時有相當多的過剩的吸收體浪費掉了。

因此，對可燃毒物棒的設計來說，需要改進燃料循環價格，在制造成本和堆芯周期長短上都要勝過固定型設計。本發明的基本目的就是滿足這一需要。

相應地，本發明提供了一種可溶性可燃毒物或中子吸收棒不管在制造時還是制造后的任何時候，材料的吸收體含量在棒的任意軸向位置上都不固定。這種吸收體材料可以循環，因此，比平均值消耗快的軸向區（由于中子通量峰值）能得到來自其他低損耗率的軸向區吸收材料的補充。本發明的基本點是認識到：簡單地用提供流動狀態的而不用固定形吸收材料的方法，就會在毒物棒內產生循環是由于通常在沿著棒高度方向上存在的熱梯度引起的。不需要外部驅動源。因此，當毒物棒消耗時其整個高度范圍內吸收體含量就易于保持為一恒定值，而不會在某一局部高度上燃耗得快些。在制造吸收棒時是按峰值中子通量位置計算所需要的吸收材料量，因此固定型吸收棒需要的吸收材料比起實施本發明的循環型棒要多。同采用固定吸收型棒在堆芯循環結束時出現的相當多的剩余吸收體浪費的情況相比，按本發明的循環型棒，在其整個長度上均能完全耗盡，這樣用它時救不會有顯著的剩余吸收體浪費。總之，同眾所周知的固定型吸收棒相比，循環型吸收棒加深了燃耗，因而也延長了循環周期。此外，其造價也會較低。

那么，概括地講，本發明屬于一種改進的可燃吸收棒，它是一根細長的其兩端封閉的空心管狀件組成，其內裝有液體狀中子吸收劑。這種可燃吸收棒還包括：設置在管件一端的一個氫化物阱機構，以及設置在管件另一端的一個吸氫器機構，氫化物阱和吸氫器機構都與裝有液體吸收材料的管狀件的內部空間相通。