[其他]操作能譜移動式核反應堆的方法和使用水置換棒束的核反應堆

無效

• 申請號: 86108810
• 申請日: 1986-12-29
• 公開（公告）號: CN86108810A
• 公開（公告）日: 1987-08-05
• 發明（設計）人: 克勞德·萊羅;簡·保羅·米洛特;埃里克·岡斯
• 申請（專利權）人: 法碼通聯合股票公司
• 主分類號: G21C7/08
• 分類號: G21C7/08
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 王彥斌,石小梅

本發明涉及用輕水慢化和冷卻的核反應堆，并涉及操作此種反應堆的方法，操作方法的程序包括，在具有大體上為熱中子能譜的操作相位之前，只要核燃料的放射性是高的，就存在的一個具有“硬化”核能譜的第一相位。

法國專利2，535，509描述一種操作輕水慢化和冷卻的核反應堆的方法，該種反應堆包括一個由浸入輕水的燃料組件組成的堆芯，燃料組件在一定時間間隔后至少被部分替換（隨反應堆的操作周期而定）。多根由一種吸收低能中子的材料所制成的桿被引入堆芯，以便在周期的第一相位期間，為了減小堆芯中慢化劑體積和裂變材料體積之間的比例和為了使中子能譜向高能移動而變化中子的能譜。能譜移動桿在周期的第二相位期間被移出。

能譜變化桿的材料包括在中子的作用下能夠轉變為裂變核的可轉換核，這種材料可以是U-235貧化了的氧化鈾。

可轉換的鈾238俘獲中子后產生钚，钚可以通過對能譜移動桿進行再處理來提取。因為能譜移動桿只是在周期的第一相位期間停留在反應堆堆芯中，而后來被移入到反應堆的上部內部部件中了，所以在操作周期之后的卸料期間能譜移動桿的平均輻照比燃料組件的平均輻照要小得多。因此，能譜移動桿中所包含的钚其質量比從核燃料中所做得的要好得多。代表這一點的是钚239的量較高而所謂“核反應鏈末端的同位素”即钚241和钚242的量較低。因為建造一家化學提取工廠所產生的技術和經濟問題比建造一家同位素分離工廠所產生的問題要小得多，所以在法國專利2，535，509中所公開的操作方法可以產生增值。

使用釷作為可轉換材料以代替貧化鈾，大體上產生同樣的問題，因為釷232在吸收中子后產生鈾233，鈾233也是裂變材料，而它可以通過化學提取的方法從釷中分離出來。

本發明的一個目的是，在用含可轉換材料的能譜移動桿操作那些能譜移動反應堆以減小操作周期第一相位期間堆芯中的慢化水含量時，減少與此伴隨的增值的危險性而并不對中子學的有關過程產生有害影響。

正是由于這一目的，本發明提出了一種在法國專利2，535，509中所描述的那種類型的方法，其中能譜變化桿的可轉換材料包括釷和貧化鈾的混合物，混合物的典型比例是鈾相對于鈾釷總量為2～20%（重量）。

實際上，貧化鈾常常可以通過再處理含有約0.2%殘余U235的廢舊核燃料來獲取，而燃料組件中所含的材料為鈾235富集程度達4.2℃（重量）的鈾。為了有可能使用其U235含量只是稍微大于天然含量的鈾，可以用钚代替部分的鈾235。鈾和釷在能譜移動桿中必須緊密地混合在一起，使得不可能把它們機械地分開。使用通過燒結鈾針氧化物的緊密混合物而得到的芯塊，可以達到這一結果。

因為鈾235和釷是混合的，所以不可能從受輻照的可轉換材料中化學分離鈾的裂變同位素233。因為當能譜移動桿的鈾含量較低時能譜移動桿中钚239的自屏蔽要小得多，所以由于pu240和pu242的比率增高，在典型的輻照率之后所獲得的钚其質量比較低。通常，將可轉換材料的貧化鈾含量降低到約10%就足夠了。但是，如果希望的質量進一步下降，貧化鈾含量可以降低到更低水平，比如說降低到5%甚至更低。對5%的含量，鈾235相對于殘余鈾238的比率可以保持足夠小，使其質量并不產生增值問題。

本發明也提供了一種實現剛才所述方法的反應堆。在該反應堆中，每根能譜變化桿由一束可在燃料組件導管中移動的棒組成，每根含可轉換材料的棒由U-235貧化了的鈾和釷的混合物構成，貧化鈾的含量小于20%。貧化鈾的百分率將根據不同的參數而選定，特別是根據移出能譜變化桿之前的輻照率，桿中所用鈾的貧化量和所希望的钚的降解程度。

從下面作為例子給出的一個具體實施例的描述和從與先有技術的比較中，將可以更清楚地理解本發明。