CN101719384B - 具有快中子转换区的核反应堆堆芯 - Google Patents

具有快中子转换区的核反应堆堆芯 Download PDF

Info

Publication number
CN101719384B
CN101719384B CN2009102165332A CN200910216533A CN101719384B CN 101719384 B CN101719384 B CN 101719384B CN 2009102165332 A CN2009102165332 A CN 2009102165332A CN 200910216533 A CN200910216533 A CN 200910216533A CN 101719384 B CN101719384 B CN 101719384B
Authority
CN
China
Prior art keywords
circle
lattice cell
fast neutron
fuel assembly
layers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2009102165332A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101719384A (zh
Inventor
吴英华
李大图
李庆
黄世恩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nuclear Power Institute of China
Original Assignee
Nuclear Power Institute of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nuclear Power Institute of China filed Critical Nuclear Power Institute of China
Priority to CN2009102165332A priority Critical patent/CN101719384B/zh
Publication of CN101719384A publication Critical patent/CN101719384A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101719384B publication Critical patent/CN101719384B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Abstract

本发明属于一种核反应堆堆芯，具体是一种具有快中子转换区的核反应堆堆芯。堆芯由快中子转换区、基础堆芯区和反射层区组成。快中子转换区位于核反应堆的中心，基础堆芯区位于快中子转换区的外围；反射层区位于基础堆芯区的外围。快中子转换区由中心栅元、第二圈栅元和第三圈栅元构成；基础堆芯区由第四圈栅元构成；反射层由第五圈栅元和第六圈栅元构成。堆芯呈六角形，快中子转换区的栅元中布置短燃料组件，基础堆芯区的栅元中布置长燃料组件。在相同的堆芯压差下，短燃料组件水流流速高，有利于热量的导出，既允许有较高的功率密度，又有较高的快中子注量率。

Description

具有快中子转换区的核反应堆堆芯
技术领域
本发明属于一种核反应堆堆芯，具体是一种具有快中子转换区的核反应堆堆芯。
技术背景
由于核材料的考验需要快中子注量率，而核燃料的考验和同位素生产需要热中子注量率，故以燃料材料考验为主的工程试验核反应堆追求紧凑堆芯和高的快中子注量率或热中子注量率。另外也要为开展各种试验研究或有较大的辐照空间创造条件。
俄罗斯PIK堆的堆芯为圆柱形，热中子注量率4.56×1015n/(cm2·s)，快中子注量率7.2×1014n/(cm2·s)(En＞0.8MeV)。燃料为富集度90％的UO2-Mo-Cu弥散体。燃料元件为“十字麻花型燃料针”，堆芯功率密度最大值为6000W/cm3。
法国JHR堆在一个栅元中布置90个“十字麻花型燃料针”，中心有直径32mm的孔道，放置考验件，快中子注量率为10.5×1014n/(cm2·s)，组件内的功率密度相当高，但“十字麻花型燃料针”的传热能力很差，要用锆或不锈钢做包壳，堆芯要高压、高流速才能导出热量。
发明内容
本发明目的在于：提供一种具有快中子转换区的核反应堆堆芯，以提高工程试验堆的快中子注量率。
本发明的技术方案如下：
一种具有快中子转换区的核反应堆堆芯，其特征在于：所述的核反应堆堆芯由快中子转换区、基础堆芯区和反射层区组成；快中子转换区位于核反应堆的中心，由中心栅元、第二圈栅元和第三圈栅元构成；基础堆芯区位于快中子转换区的外围，由第四圈栅元构成；反射层区位于基础堆芯区的外围，由第五圈栅元和第六圈栅元构成；快中子转换区的栅元中布置短燃料组件，基础堆芯区的栅元中布置长燃料组件；反射层区栅元中布置铍组件；堆芯呈六角形，具体布置如下：
中心栅元布置有1盒铝组件，第二圈栅元为六角形布置，共有6盒六层短燃料组件，第三圈栅元间隔布置有6盒带控制棒的铍组件和6盒四层短燃料组件，由此组成快中子转换区；第四圈栅元布置有18盒七层长燃料组件，由此组成基础堆芯区；第五圈栅元间隔布置有12盒带控制棒的铍组件和12盒带靶件的铍组件，第六圈栅元布置有30盒带靶件的铍组件，由此组成反射层区。
如上所述的核反应堆堆芯，其特征在于：所述六层短燃料组件和四层短燃料组件的长度为长燃料组件长度的50～85％。
如上所述的核反应堆堆芯，其特征在于：所述的六层短燃料组件和四层短燃料组件的芯体可为0.5mm厚的UMo合金芯体，也可为增厚的U3Si2芯体。
本发明的效果在于：由于本发明的堆芯由快中子转换区、基础堆芯区和反射层区组成，而采用短燃料组件组成的快中子转换区，在相同堆芯压差下，短燃料组件水流流速高，有利于热量的导出，既允许有较高的功率密度，又有较高的快中子注量率。
附图说明
图1是本发明的堆芯布置图。
图中：1.铝组件；2.六层短燃料组件；3.四层短燃料组件；4.带控制棒的铍组件；5.长燃料组件；6.带靶件的铍组件。
具体实施方式
如图1所示，本发明的反应堆堆芯由快中子转换区、基础堆芯区和反射层区组成，共有6圈91个栅元。快中子转换区位于核反应堆的中心，基础堆芯区位于快中子转换区的外围，反射层区位于基础堆芯区的外围。堆芯呈六角形，栅元具体布置如下：
快中子转换区由中心栅元、第二圈栅元和第三圈栅元共19个栅元构成，其中：中心栅元有1个，第二圈栅元有6个，第三圈栅元有12个。中心栅元中布置有1盒铝组件1，第二圈栅元为六角形布置，共有6盒六层短燃料组件2，第三圈栅元间隔布置有6盒四层短燃料组件3和6盒带控制棒的铍组件4。基础堆芯区由第四圈共18个栅元组成，其中：栅元中布置有18盒七层长燃料组件5。反射层区由第五圈栅元和第六圈栅元共54个栅元构成，其中：第五圈栅元间隔布置有12盒带控制棒的铍组件3和12盒带靶件的铍组件6，第六圈栅元布置有30盒带靶件的铍组件6。
六层短燃料组件2和四层短燃料组件3的长度为长燃料组件5长度的50～85％，在本实施例中，六层短燃料组件2和四层短燃料组件4的长度均为600m，长燃料组件5的长度为1000mm。短燃料组件与长燃料组件的结构相同。
短燃料组件的芯体可为0.5mm厚的UMo合金芯体，也可为芯体增厚的U3Si2的芯体，以此提高快中子注量率。
以堆功率为72MW，每炉寿期为27天，分三区倒料进行不同转换区方案为例，进行快中子(E≥0.821MeV)注量率的计算。
最高快中子(E≥0.821MeV)注量率以5×1014n/(cm2·s)归一
  方案   U-235量初/末   Keff↑初/末   Kxyl2天/27天   最大节块功率密度位置   最大节块功率密度E22天/27天   最大快中子注量率位置   最大快中子注量率E142天/27天归一值
  1   9.891/7.526   1.257/1.087   1.91/1.54   第二圈第三圈第四圈   14.92/10.539.6/7.1510.2/10.0   大孔道小孔道   1.45/1.131.17/0.98/
  2   8.880/6.574   1.203/1.0465   2.032/1.357   第二圈第三圈第四圈   15.73/10.5010.12/7.3310.54/9.55   大孔道小孔道   1.31/1.091.20/0.96/
  3   8.404/6.122   1.1853/1.0239   2.087/1.558   第二圈第三圈第四圈   15.51/10.5510.00/7.5210.34/10.33   大孔道小孔道   1.53/1.131.16/0.96/
  4   8.580/6.295   1.198/1.0357   2.11/1.588   第一圈第二圈第三圈第四圈   11.79/7.4216.40/10.510.37/7.3710.40/9.99   中心小孔道小孔道   1.82/1.271.20/0.95
  5   10.46/8.132   1.1892/1.0571   2.14/1.84   第二圈第三圈第四圈   15.46/12.3111.96/10.369.92/9.59   大孔道小孔道   1.57/1.321.23/1.09/
  6   10.83/8.484   1.2161/1.0814   2.37/2.138   第二圈第三圈第四圈   17.74/14.4612.27/10.609.92/9.75   大孔道小孔道   1.64/1.421.22/1.09
通过核设计和热工分析得出下列结果：
长燃料组件1000m长，盒内流速10.0m/s；
短燃料组件600m长，盒内流速12.5m/s；
短燃料组件由于盒内流速的提高，可提高热功率20％。
堆中心位置为小材料孔道时快中子注量率比堆中心位置为大材料孔道时高出16％。短燃料组件的芯体比长燃料组件的芯体厚。芯体厚度为1.0mm的6层短燃料组件比芯体厚度为0.5mm的7层短燃料组件的快中子注量提高9.2％。芯体为UMo合金的短燃料组件，快中子注量率可提高15.4％。

Claims (4)

1.一种具有快中子转换区的核反应堆堆芯，其特征在于：所述的核反应堆堆芯由快中子转换区、基础堆芯区和反射层区组成；快中子转换区位于核反应堆堆芯的中心，由中心栅元、第二圈栅元和第三圈栅元构成；基础堆芯区位于快中子转换区的外围，由第四圈栅元构成；反射层区位于基础堆芯区的外围，由第五圈栅元和第六圈栅元构成；快中子转换区的第二圈和第三圈栅元中布置短燃料组件，基础堆芯区的栅元中布置长燃料组件；反射层区栅元中布置铍组件；堆芯呈六角形，具体布置如下：
中心栅元布置有1盒铝组件(1)，第二圈栅元为六角形布置，共有6盒六层短燃料组件(2)，第三圈栅元间隔布置有6盒四层短燃料组件(3)和6盒带控制棒的铍组件(4)，由此组成快中子转换区；第四圈栅元布置有18盒七层长燃料组件(5)，由此组成基础堆芯区；第五圈栅元间隔布置有12盒带控制棒的铍组件(4)和12盒带靶件的铍组件(6)，第六圈栅元布置有30盒带靶件的铍组件(6)，由此组成反射层区。
2.按照权利要求1所述的核反应堆堆芯，其特征在于：所述六层短燃料组件(2)和四层短燃料组件(3)的长度，为长燃料组件(5)长度的50～85％。
3.按照权利要求1或2所述的核反应堆堆芯，其特征在于：所述的六层短燃料组件(2)和四层短燃料组件(3)的芯体，为0.5mm厚的UMo合金芯体。
4.按照权利要求1或2所述的核反应堆堆芯，其特征在于：所述的六层短燃料组件(2)和四层短燃料组件(3)的芯体，为增厚的U3Si2芯体。
CN2009102165332A 2009-12-03 2009-12-03 具有快中子转换区的核反应堆堆芯 Active CN101719384B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009102165332A CN101719384B (zh) 2009-12-03 2009-12-03 具有快中子转换区的核反应堆堆芯

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009102165332A CN101719384B (zh) 2009-12-03 2009-12-03 具有快中子转换区的核反应堆堆芯

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101719384A CN101719384A (zh) 2010-06-02
CN101719384B true CN101719384B (zh) 2011-12-14

Family

ID=42433943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009102165332A Active CN101719384B (zh) 2009-12-03 2009-12-03 具有快中子转换区的核反应堆堆芯

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101719384B (zh)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103474097B (zh) * 2012-06-06 2016-08-10 中国核动力研究设计院 高快中子注量率堆芯
CN103474098B (zh) * 2012-06-06 2016-08-31 中国核动力研究设计院 机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯
CN103474099B (zh) * 2012-06-06 2016-08-03 中国核动力研究设计院 高热中子注量率堆芯
CN103474100B (zh) * 2012-06-06 2016-06-29 中国核动力研究设计院 采用机械控制棒作为第二套停堆系统的堆芯
CN104183278A (zh) * 2013-05-28 2014-12-03 中国核动力研究设计院 一种铍水慢化高通量工程试验堆堆芯
CN104064228B (zh) * 2014-05-16 2016-03-23 中国核动力研究设计院 行波堆启堆区及行波堆启堆区制造方法
CN104183279A (zh) * 2014-08-26 2014-12-03 南华大学 一种内冷式压水反应堆堆芯
CN106021184B (zh) * 2016-05-06 2019-03-19 中国核动力研究设计院 一种六角形组件几何堆芯的时空动力学求解方法
CN107170486B (zh) * 2017-05-27 2018-11-27 中国工程物理研究院材料研究所 一种UO2和U3Si2复合燃料芯块及其制备方法和用途
CN108647402B (zh) * 2018-04-19 2019-04-09 西安交通大学 一种获取六角形几何压水堆堆芯反射层参数的方法
CN109273107B (zh) * 2018-09-13 2020-01-14 中国核动力研究设计院 六边形套管型燃料铍组件核设计可靠性检验堆芯及方法
CN109192332B (zh) * 2018-09-13 2020-01-07 中国核动力研究设计院 六边形套管型燃料堆芯钴靶组件核设计检验堆芯及方法
CN110111913B (zh) * 2018-09-13 2022-02-11 中国核动力研究设计院 六边形套管型燃料堆芯中子注量率测量的试验堆芯及方法
CN110310750B (zh) * 2019-07-08 2021-05-14 华南理工大学 一种可同时生产氚和c14的熔盐堆
CN111477355B (zh) * 2020-04-16 2022-07-01 中国原子能科学研究院 堆芯燃料组件及其布置方法、微型中子源反应堆及其堆芯
CN112863710B (zh) * 2021-01-15 2022-03-25 中国核动力研究设计院 一种适用于棒束型快堆燃料元件的辐照试验装置
CN113205892B (zh) * 2021-03-29 2024-03-08 中国核电工程有限公司 一种棱柱式气冷微堆的堆芯系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN101719384A (zh) 2010-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101719384B (zh) 具有快中子转换区的核反应堆堆芯
CN1319074C (zh) 采用套管燃料组件的超临界水核反应堆
CN103474097B (zh) 高快中子注量率堆芯
CN102543224B (zh) 用铀氢化锆燃料元件的动力堆
CN103474099B (zh) 高热中子注量率堆芯
CN102270511A (zh) 一种压水堆双面冷却燃料棒的管形定位格架
CN110827998B (zh) 一种氧化铍慢化金属冷却反应堆小型化设计方法及反应堆
CN105469838A (zh) 燃料组件及其提高反应堆安全性的燃料棒
CN110853774B (zh) 一种氢化锆慢化金属冷却反应堆小型化设计方法及反应堆
CN110867262B (zh) 基于提高燃料利用率的液态金属冷却反应堆及管理方法
CN103390434B (zh) 一种新型细棒稠密栅格核反应堆堆芯
CN110867261B (zh) 多类型芯块混合装载金属冷却反应堆及管理方法
CN114446496B (zh) 基于环形燃料元件的超高通量反应堆堆芯
CN114121308A (zh) 一种具有超高通量的铅铋冷却快中子研究堆堆芯结构
CN202549315U (zh) 采用30万千瓦燃料组件和铁水反射层的小型堆堆芯
CN103578578A (zh) 一种先进的聚变-裂变次临界能源堆堆芯燃料组件
CN111710444B (zh) 环形燃料供热堆的堆芯装载方法
CN202205467U (zh) 一种压水堆双面冷却燃料棒的管形定位格架
CN114496314B (zh) 一种快中子热中子同心圆式分区的超高通量反应堆堆芯
CN202816398U (zh) 具备塞条和倒角的反应堆燃料组件围筒及反应堆燃料组件
CN113674878A (zh) 一种铅基快堆氧化铅反射层组件及铅铋快谱堆堆芯布置
CN113674877A (zh) 一种铅基快堆氧化镁反射层组件及铅铋快谱堆堆芯布置
CN204288819U (zh) 一种内冷式压水反应堆堆芯
CN202205468U (zh) 一种压水堆双面冷却燃料棒的锥形定位格架
CN113793702B (zh) 一种固有安全一体化小型氟盐冷却高温堆堆芯

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant