[其他]具有球形工作元件固定堆芯的氣體冷卻核反應堆

無效

• 申請號: 87100673
• 申請日: 1987-02-12
• 公開（公告）號: CN87100673A
• 公開（公告）日: 1987-08-26
• 發明（設計）人: 科妮莉亞·馮查澤斯基;迪特里?！とR特納赫爾曼·施米特;約瑟夫·舍恩寧
• 申請（專利權）人: 高溫反應器制造股份公司
• 主分類號: G21C17/10
• 分類號: G21C17/10;G21G4/02;G21C3/06;G21C1/22
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 周備麟,楊松齡

本發明涉及一種氣體冷卻核反應堆，它具有球形工作元件（燃料元件、吸收器部件、純石墨元件）固定堆芯的圓柱形核芯。由頂部反射層、側壁反射層、底部反射層組成的石墨反射層將該堆芯圍住。并具有一個補償和停堆裝置，它由側壁反射層垂直通道中可控制的吸收棒構成。

德國專利P3518968.1介紹了這樣一種類型的核反應堆。它具有結構緊湊、構造簡單的優點，由此使所產生的熱能成本低廉。運行燃料的固定堆芯可以在滿負荷運轉的條件下工作約10年至40年。然后更換運行燃料以及吸收棒。具有10至20兆瓦功率的核反應堆主要用來作為供熱反應堆。

為了保證核反應堆起動可靠，在核芯還處于停堆狀態時，就必須測量中子通量。為此，要求有一個中子源和一個起動通量測量裝置。中子源必須滿足兩個條件：

中子源的中子放射量（源強度）應大到使具有給定靈敏度的起動測量儀表柱中的中子通量探測器每秒至少記錄到5個脈沖;

中子源離探測器的距離必須大到，當反應堆的倍增系數為0.99時，在起動測量儀表柱中指示的中子最多只有5%是直接來自中子源。

第一個條件保證，從統計學的概念看，有足夠精確的測量信號;第二個條件保證，測量信號主要取決于核芯而不是取決于中子源。

迄今為止所建造的具有球形工作元件堆芯的核反應堆中，如釷高溫反應堆THTR-300兆瓦（所謂球形元件反應堆）中，中子源可調節地安放在側壁反射層的孔中。專利DE-OS3047098給出一種將起動-中子源送入高溫反應堆側壁反射層中去的傳送裝置。側壁反射層的靠近核芯部分的中子源所處位置，從中子物理學方面來說是很不利的，而且為了滿足前述的兩個條件，要求中子源的源強很大。

中子源最有利的位置是在核芯中央。但這一最佳位置在釷高溫反應堆THTR-300兆瓦和其它的這種結構型式的核反應堆中卻是無法實現的，因為不管是一次還是多次通過核芯的工作元件在運行期間是循環的。如果工作元件還未循環，則僅在核芯第一次裝料時，可以臨時在核芯中安放中子源。在這種情況，中子源安裝在一根棒中，如像停堆用的吸收棒一樣，可以直接插入堆芯中。

在小型的具有固定堆芯的球形反應堆中，沒有可直接插入堆芯中的吸收棒，中子源安裝在側壁反射層的孔中，問題是很多的，因為這種反應堆的調節和停堆是由在側壁反射層中可控制的吸收棒、所謂反射層吸收棒來實現的，所以反射層要求有足夠的位置。這種小型反應堆的反射層吸收棒要求效率盡可能高，使之除了調節和停堆之外還能滿足反應堆盡可能長的耐用度所要求的剩余反應性。不輸入燃料的高耐用度，要求在反應堆核芯周圍安放盡可能多的反射層棒。因此，在側壁反射層的核芯附近沒有安放中子源的位置。

本發明的任務在于，在前述類型的核反應堆中，中子源的安裝不需要占去反射層吸收棒所要求占有的位置，同時可以實現良好的中子物理學的作用。

本發明是通過下述特征解決這一任務的：

a）固定堆芯至少含有一個石墨球，石墨球中安放了中子放射物質，在運行期間，石墨球固定在其位置上;

b）具有中子放射物質的石墨球（載體球）直徑與工作元件的直徑相同;

c）具有中子放射物質的石墨球和工作元件一起放入核芯及從核芯中取出。

與較大功率的球形元件反應堆中中子源的結構相比，這里提出的解決措施具有下述優點：

由于中子源安放在核芯中的最佳位置，所以為了保證前面所要求的兩個工作條件，中子源源強可以較小。在中子源直接放在核芯中時，所有源中子實際上都在核芯中;而位于側壁反射層中的中子源卻只有約一半的源中子進入核芯。從中子物理學的意義上說，在核芯中央比在周圍效果好得多。因此較弱的中子源起動時中子通量測量精度可以很高（因此也比較便宜）。

在起動中子探測器所處的位置上，在來自核芯的中子和直接來自中子源的中子之間存在一個有利的關系，即直接來自中子源的中子所占比例很小。而后裝在側壁反射層中的中子源出來的中子，不穿過核芯就到達了探測器。安放在核芯的中子源不可能使所要求的源中子倍增因子的概率在核芯通過裂變明顯地提高。所以，上述的第二個工作條件在所有的地方都自動得到滿足。這使起動測量儀表的安裝有較多的選擇余地。

側壁反射層中不安放中子源，因此可以盡可能多地安裝反射層吸收棒，大大提高了反射層棒的停堆效果，另一方面，使反應堆有較高的耐用度。

因為在側壁反射層中沒有安裝中子源的孔和固定裝置，所以側壁反射層結構簡單。由此降低了造價。