[其他]用于核反應(yīng)堆燃料組件的譜移裝置和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86101081
• 申請日: 1986-02-06
• 公開（公告）號: CN86101081A
• 公開（公告）日: 1986-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 倫迪·喬治·洛特;弗蘭克·約瑟夫·巴洛
• 申請（專利權(quán)）人: 西屋電氣公司
• 主分類號: G21C7/26
• 分類號: G21C7/26
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利代理部
• 代理人: 王申,王憲模

本發(fā)明一般涉及核反應(yīng)堆，更具體些，是有關(guān)在核燃料組件上為增加反應(yīng)性而進行譜移的裝置和方法。

為了延長堆芯壽期，常規(guī)的做法是在設(shè)計時，在壓水堆（PWR）堆芯內(nèi)設(shè)置一定量的初始過剩反應(yīng)性。在堆芯壽期開始的階段，堆芯內(nèi)設(shè)計有過剩反應(yīng)性，對此當然必須正確地進行控制。其中的一種技術(shù)是要產(chǎn)生一個初始的譜移，犧牲掉一部分熱中子（反應(yīng)性高）譜，而使超熱中子（反應(yīng)性低）譜的份額增大。其結(jié)果是產(chǎn)生的熱中子少了，裂變也因而減少。然后，由于在漫長的反應(yīng)堆運行期間裂變本能地在減少，一個由中子譜的超熱中子部分回到熱中子譜部分的逆向移動得到實現(xiàn)。這種控制技術(shù)主要在于使用一些置換棒，它們被放入初始堆芯內(nèi)來置換一部分堆芯內(nèi)的慢化劑水，并以此來降低堆芯的反應(yīng)性。然后，由于反應(yīng)性被消耗掉，在堆芯循環(huán)周期內(nèi)的某個時刻，就要把這些棒中的慢化劑置換物從堆芯移出，以便增加慢化劑量，并相應(yīng)地增加堆芯的反應(yīng)性水平。

排除慢化劑置換物的一種方法是采用一種機構(gòu)，例如美國專利NO.第，432，934說明書中所描述的那一種，在指定的時間將水置換棒撤出。

另一種企圖排除置換物的方法是采用一些置換棒，在它們的端頭設(shè)置有薄膜，這些薄膜在某個時刻及時地破裂，以便使這些棒充滿水。做法是，在中空的置換棒上安裝一個專門加工有齒紋的端蓋，在端蓋周圍設(shè)有一小型加熱元件。在一個適當時機，將此加熱元件投入運行，薄膜即開始破裂。借助于小型加熱元件進行加熱，使端蓋上有齒紋部分的強度下降到在外部水的壓力作用下可使端蓋破裂的程度，以此使該棒內(nèi)充滿水。

還有一種用來排除慢化劑置換物的方法在美國專利NO.4，371，495說明書中有說明。該方法是，在燃料組件中至少有一根棒充以氦氣或其他合適的氣體，并在該組件的上管咀設(shè)置一個銷針，隨著反應(yīng)堆的運行，當充氣棒熱膨脹到足夠的長度時，其上端塞能夠接觸到銷針尖，后者將刺破端塞，從而使該棒充滿水。

還有另一種方法在1985年12月24日發(fā)布的英國專利申請NO.2，160，698說明書中進行了描述。該方法在于使用一個放在集流管中心孔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)閥。此集流管與許多水置換棒的流道連通。而這些水置換棒內(nèi)最初充滿了可燃吸收劑氣體，通過閥門的轉(zhuǎn)動，這些可燃吸收劑氣體緩慢地釋出，以便依次打開置換棒中的通道，使吸收劑氣體緩慢地逸出，與此同時反應(yīng)堆冷卻劑進入到這些棒中。

雖然先前這些方法在所設(shè)計的運行條件內(nèi)達到了目的，但仍然需要一種新的、經(jīng)濟性好的方式以便在運行中的核電站上實現(xiàn)譜移。本發(fā)明的主要目的在于滿足這種需要。

本發(fā)明一方面是屬于一種控制堆芯核反應(yīng)性的譜移方法。在此堆芯內(nèi)裝有燃料組件及排列在其間的燃料棒，以及慢化中子和冷卻堆芯的一回路慢化劑/冷卻劑。這種方法的特征分為幾個步驟：（a）通過在所述燃料棒中間放入許多慢化劑/冷卻劑的置換棒來選擇一個給定的初始反應(yīng)性水平。這些棒內(nèi)含有一定量的水，相當于置換棒體積的一個小份額，并且這些棒是密封的。當堆芯內(nèi)一回路慢化劑/冷卻劑壓力與密封的置換棒的內(nèi)壓之間的壓差增大到預定值以上時，置換棒的這種密封狀態(tài)要能夠被破壞，并隨即使置換棒內(nèi)充滿慢化劑/冷卻劑;（b）提高堆芯功率，使其達到正常運行水平，這樣就使密封的置換棒的內(nèi)壓上升，以便使所述壓差下降到低于預定值;（c）接著實現(xiàn)譜移，即使堆芯成為次臨界狀態(tài)，其所需反應(yīng)性的量實際上相當于置換棒淹沒所增加的最大反應(yīng)性，並使堆芯內(nèi)一回路慢化劑/冷卻劑壓力與置換棒的內(nèi)壓之間的壓差增加到預定值以上的水平，以此造成密封的破壞，從而使置換棒內(nèi)充滿水。

實現(xiàn)譜移的步驟最好是降低一回路慢化劑/冷卻劑的溫度，而保持反應(yīng)堆的正常運行壓力不變。一回路慢化劑/冷卻劑溫度的下降要足以減少置換棒的內(nèi)壓，從而把所述壓差增加到大于所述預定值。一種相對比較簡單的降低一回路慢化劑/冷卻劑溫度的方法，是降低與堆芯相關(guān)的二回路流道中的蒸汽壓力。

本發(fā)明另一方面屬于實現(xiàn)上述譜移方法的裝置。該裝置包括所述含有一定量水的密封的置換棒。每根置換棒的兩端均密封，當所述壓差達到所述預定值以上時，其中一端的密封件將會失效，從而使得慢化劑/冷卻劑從堆芯進入置換棒。

本發(fā)明的最佳實施方案將在下面充分加以說明。在此方案中，用來實現(xiàn)譜移方法的裝置包括：所述含有一定量水的置換棒、一個連接和支承置換棒的支承結(jié)構(gòu)、使慢化劑/冷卻劑從堆芯進入置換棒的限定流體通道的部件，以及密封所述慢化劑/冷卻劑流道，防止其流過的密封件。當所述壓差達到所述預定值以上時，所述密封件將會失效，從而使所述慢化劑/冷卻劑流過。