[其他]具有球形工作元件固定堆芯的氣體冷卻核反應(yīng)堆

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 87100673
• 申請(qǐng)日: 1987-02-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN87100673A
• 公開(kāi)（公告）日: 1987-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 科妮莉亞·馮查澤斯基;迪特里希·萊特納赫爾曼·施米特;約瑟夫·舍恩寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 高溫反應(yīng)器制造股份公司
• 主分類號(hào): G21C17/10
• 分類號(hào): G21C17/10;G21G4/02;G21C3/06;G21C1/22
• 代理公司: 中國(guó)專利代理有限公司
• 代理人: 周備麟,楊松齡

本發(fā)明涉及一種氣體冷卻核反應(yīng)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(cè)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(gè)補(bǔ)償和停堆裝置，它由側(cè)壁反射層垂直通道中可控制的吸收棒構(gòu)成。

德國(guó)專利P3518968.1介紹了這樣一種類型的核反應(yīng)堆。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、構(gòu)造簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，由此使所產(chǎn)生的熱能成本低廉。運(yùn)行燃料的固定堆芯可以在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下工作約10年至40年。然后更換運(yùn)行燃料以及吸收棒。具有10至20兆瓦功率的核反應(yīng)堆主要用來(lái)作為供熱反應(yīng)堆。

為了保證核反應(yīng)堆起動(dòng)可靠，在核芯還處于停堆狀態(tài)時(shí)，就必須測(cè)量中子通量。為此，要求有一個(gè)中子源和一個(gè)起動(dòng)通量測(cè)量裝置。中子源必須滿足兩個(gè)條件：

中子源的中子放射量（源強(qiáng)度）應(yīng)大到使具有給定靈敏度的起動(dòng)測(cè)量?jī)x表柱中的中子通量探測(cè)器每秒至少記錄到5個(gè)脈沖;

中子源離探測(cè)器的距離必須大到，當(dāng)反應(yīng)堆的倍增系數(shù)為0.99時(shí)，在起動(dòng)測(cè)量?jī)x表柱中指示的中子最多只有5%是直接來(lái)自中子源。

第一個(gè)條件保證，從統(tǒng)計(jì)學(xué)的概念看，有足夠精確的測(cè)量信號(hào);第二個(gè)條件保證，測(cè)量信號(hào)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(yīng)堆中，如釷高溫反應(yīng)堆THTR-300兆瓦（所謂球形元件反應(yīng)堆）中，中子源可調(diào)節(jié)地安放在側(cè)壁反射層的孔中。專利DE-OS3047098給出一種將起動(dòng)-中子源送入高溫反應(yīng)堆側(cè)壁反射層中去的傳送裝置。側(cè)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(xué)方面來(lái)說(shuō)是很不利的，而且為了滿足前述的兩個(gè)條件，要求中子源的源強(qiáng)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(yīng)堆THTR-300兆瓦和其它的這種結(jié)構(gòu)型式的核反應(yīng)堆中卻是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)椴还苁且淮芜€是多次通過(guò)核芯的工作元件在運(yùn)行期間是循環(huán)的。如果工作元件還未循環(huán)，則僅在核芯第一次裝料時(shí)，可以臨時(shí)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(yīng)堆中，沒(méi)有可直接插入堆芯中的吸收棒，中子源安裝在側(cè)壁反射層的孔中，問(wèn)題是很多的，因?yàn)檫@種反應(yīng)堆的調(diào)節(jié)和停堆是由在側(cè)壁反射層中可控制的吸收棒、所謂反射層吸收棒來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以反射層要求有足夠的位置。這種小型反應(yīng)堆的反射層吸收棒要求效率盡可能高，使之除了調(diào)節(jié)和停堆之外還能滿足反應(yīng)堆盡可能長(zhǎng)的耐用度所要求的剩余反應(yīng)性。不輸入燃料的高耐用度，要求在反應(yīng)堆核芯周?chē)卜疟M可能多的反射層棒。因此，在側(cè)壁反射層的核芯附近沒(méi)有安放中子源的位置。

本發(fā)明的任務(wù)在于，在前述類型的核反應(yīng)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(shí)可以實(shí)現(xiàn)良好的中子物理學(xué)的作用。

本發(fā)明是通過(guò)下述特征解決這一任務(wù)的：

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

b）具有中子放射物質(zhì)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(zhì)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(yīng)堆中中子源的結(jié)構(gòu)相比，這里提出的解決措施具有下述優(yōu)點(diǎn)：

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(gè)工作條件，中子源源強(qiáng)可以較小。在中子源直接放在核芯中時(shí)，所有源中子實(shí)際上都在核芯中;而位于側(cè)壁反射層中的中子源卻只有約一半的源中子進(jìn)入核芯。從中子物理學(xué)的意義上說(shuō)，在核芯中央比在周?chē)Ч玫枚唷Ｒ虼溯^弱的中子源起動(dòng)時(shí)中子通量測(cè)量精度可以很高（因此也比較便宜）。

在起動(dòng)中子探測(cè)器所處的位置上，在來(lái)自核芯的中子和直接來(lái)自中子源的中子之間存在一個(gè)有利的關(guān)系，即直接來(lái)自中子源的中子所占比例很小。而后裝在側(cè)壁反射層中的中子源出來(lái)的中子，不穿過(guò)核芯就到達(dá)了探測(cè)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(guò)裂變明顯地提高。所以，上述的第二個(gè)工作條件在所有的地方都自動(dòng)得到滿足。這使起動(dòng)測(cè)量?jī)x表的安裝有較多的選擇余地。

側(cè)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(yīng)堆有較高的耐用度。

因?yàn)樵趥?cè)壁反射層中沒(méi)有安裝中子源的孔和固定裝置，所以側(cè)壁反射層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。由此降低了造價(jià)。