[其他]燃料組件

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85105433
• 申請(qǐng)日: 1985-07-16
• 公開（公告）號(hào): CN85105433A
• 公開（公告）日: 1987-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(qǐng)（專利權(quán)）人: 西屋電氣公司
• 主分類號(hào): G21C3/00
• 分類號(hào): G21C3/00
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利代理部
• 代理人: 王申,王憲模

本發(fā)明一般涉及壓水核反應(yīng)堆，特別是涉及一種用液體減速劑系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行能譜移動(dòng)控制的壓水反應(yīng)堆用的燃料組件。

在典型的壓水核反應(yīng)堆中，反應(yīng)堆運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，裂變過程的控制，或者反應(yīng)的控制是通過改變?cè)诙研局兄凶游詹牧系牧縼?lái)完成的。實(shí)現(xiàn)反應(yīng)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(shù)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(chǎn)生的可燃性中子吸收體和溶解在反應(yīng)堆冷卻劑中的中子吸收體來(lái)控制反應(yīng)。

為了延長(zhǎng)堆芯壽命，在普通的商業(yè)性壓水反應(yīng)堆中，在反應(yīng)開始工作時(shí)設(shè)計(jì)成使反應(yīng)性過剩。剩余反應(yīng)性由上述說(shuō)明的方法進(jìn)行控制，并在堆芯持久的運(yùn)轉(zhuǎn)中逐漸降低。在絕大多數(shù)情況下，應(yīng)用了溶解在反應(yīng)堆冷卻劑中的可溶性硼來(lái)控制最初的剩余反應(yīng)性。因?yàn)殡S著反應(yīng)堆的運(yùn)轉(zhuǎn)在堆芯中剩余反應(yīng)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(yīng)性來(lái)維持裂變過程。雖然這種控制方法在延長(zhǎng)堆芯壽命方面是一種有效的控制方法，但是在堆芯運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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(chǎn)的反應(yīng)。例如，可能利用反應(yīng)來(lái)將增殖性材料轉(zhuǎn)換成钚或裂變軸，由于當(dāng)時(shí)產(chǎn)生的這些裂變材料的裂變，進(jìn)一步延長(zhǎng)了反應(yīng)堆芯的壽命。但是如果沒有這樣一種轉(zhuǎn)換，反應(yīng)性的消耗就是一種鈾的無(wú)效損耗，和另外的方法比較，這種損耗導(dǎo)致較高的燃料成本。因此很希望采用維持初始過剩反應(yīng)性的方法延長(zhǎng)堆芯的壽命，不用中子吸收材料來(lái)抑制過剩反應(yīng)性，而是以積極的方式利用過剩反應(yīng)性，供此延長(zhǎng)堆芯的壽命并顯著降低總的燃料成本。

眾所周知，在燃料運(yùn)轉(zhuǎn)初期利用“硬”中子能譜（較高中子能量譜）減少過剩反應(yīng)性和增加增殖性材料變?yōu)榱炎儾牧系霓D(zhuǎn)化。可以減少燃料元素的濃度，增加產(chǎn)生裂變物質(zhì)的轉(zhuǎn)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(yīng)，使先前產(chǎn)生的裂變材料發(fā)生反應(yīng)，從而延長(zhǎng)堆芯壽命。上述的這種方法叫做能譜移動(dòng)控制法，它使反應(yīng)堆具有更長(zhǎng)的堆芯壽命，減少了堆芯中中子吸收材料用量。在這種技術(shù)中，用重水代替部分普通反應(yīng)堆水可以減少過剩反應(yīng)性，因此也可以減少中子吸收材料。

重水和普通反應(yīng)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(yīng)，在中子吸收材料減少時(shí)使反應(yīng)堆運(yùn)轉(zhuǎn)在全功率。這種向硬中子譜的移動(dòng)致更多的增殖性U-238或Th-232相應(yīng)轉(zhuǎn)化成裂變的pu-239或u-233，它們隨后在堆芯中被消耗產(chǎn)生熱，進(jìn)一步延長(zhǎng)了堆芯壽命。因此最初向硬中子譜的移動(dòng)導(dǎo)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(yīng)用中子吸附劑而被浪費(fèi)掉。隨著裂變材料被消耗，重水逐漸用產(chǎn)生一軟中子譜的普通反應(yīng)堆冷卻水代替。由此堆芯反應(yīng)保持在一正常水平，在堆芯運(yùn)轉(zhuǎn)的后期，基本上所有的重水都被普通的反應(yīng)堆冷卻水代替了。因此，反應(yīng)堆可以用控制棒的方法進(jìn)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(chǎn)生同樣也減少了對(duì)u-235濃度的要求。

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

本發(fā)明的主要目的是滿足這一需要，因此本發(fā)明在于一種供壓水核反應(yīng)堆用的具有能譜移動(dòng)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(cè)向支撐機(jī)構(gòu)，在陣列中細(xì)長(zhǎng)的燃料元件彼此平行分離，該燃料組件包含了許多細(xì)長(zhǎng)的燃料元件，該支撐方法適合于在燃料組件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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(nèi)部裝載有大量低中子吸收減速液體的液體減速控制機(jī)構(gòu)，低中子吸收減速液體可以根據(jù)中子減速效果隨意改變，該液體減速控制機(jī)構(gòu)包括一減速液體流系統(tǒng)，該系統(tǒng)是密封的，與所說(shuō)的減速劑/冷卻劑分離。

本發(fā)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(tǒng)，它能使能譜移動(dòng)控制更容易，有效，并且以一種最有利的方式進(jìn)行控制，可以達(dá)到密閉的液流系統(tǒng)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(fā)明的最好實(shí)施例中，減速液體流系統(tǒng)包括許多插在燃料組件中的減速劑控制管，和兩個(gè)密閉連接減速控制管的復(fù)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(jù)附圖說(shuō)明本發(fā)明的最好實(shí)施例;

圖1是實(shí)施本發(fā)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;