CN103474098A - 机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯 - Google Patents

机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯 Download PDF

Info

Publication number
CN103474098A
CN103474098A CN2012101831709A CN201210183170A CN103474098A CN 103474098 A CN103474098 A CN 103474098A CN 2012101831709 A CN2012101831709 A CN 2012101831709A CN 201210183170 A CN201210183170 A CN 201210183170A CN 103474098 A CN103474098 A CN 103474098A
Authority
CN
China
Prior art keywords
control rod
reactor
cover
core
reactor core
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.)
Granted
Application number
CN2012101831709A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103474098B (zh
Inventor
王连杰
魏彦琴
黄世恩
夏榜样
于颖锐
李庆
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 CN201210183170.9A priority Critical patent/CN103474098B/zh
Publication of CN103474098A publication Critical patent/CN103474098A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103474098B publication Critical patent/CN103474098B/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

本发明属于核反应堆设计技术领域，具体涉及一种机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯。该堆芯包括燃料组件、第一套控制棒、第二套控制棒、铍组件和硼溶液注入系统；若干个燃料组件呈环形紧凑布置；若干根第一套控制棒间隔布置在燃料组件之间；紧挨燃料组件环形区域的外侧水平布置有2根第二套控制棒；在上述组成部件之间布置有若干个六边形铍组件，形成完整的圆形堆芯；硼溶液注入系统与堆芯连接。本发明所述机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯，当第一套控制棒卡在临界棒位无法实现停堆动作时，可以通过第二套控制棒实现快速停堆，又可以通过硼溶液注入系统维持长期冷停堆，保障堆芯安全性。

Description

机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯
技术领域
本发明属于核反应堆设计技术领域，具体涉及一种机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯。
背景技术
反应堆相关安全法规中要求，停堆手段必须由两个不同的系统组成。第二套停堆系统是防止反应堆保护系统停堆失效的纵深防御手段。两个系统中，至少有一个系统能在单一故障情况下独立行使使反应堆从运行工况和事故工况迅速进入有足够深度的次临界的功能。即使在堆芯具有最大后备反应性情况下，两个系统中至少有一个系统能独立使反应堆从正常运行工况进入次临界，并以足够的深度和高的可靠度保持次临界状态。
堆芯需设置第二套停堆系统，保证拥有两套系统能独立使反应堆从正常运行工况进入次临界，并以足够的停堆深度和高的可靠度保持次临界状态，维持安全停堆，保障堆芯安全。第二套停堆系统的设计目标为：在临界运行、第一套停堆系统拒绝动作时，能够快速将堆芯带至次临界状态；在反应堆重返临界前，可以补偿氙毒消耗等所引入的正反应性，使反应堆长期维持冷停堆状态。
国际上的主流堆型中，第一套停堆系统基本均采用机械控制棒系统，而第二套停堆系统的设置则种类较多。动力堆中，第二套停堆系统一般选用毒物注入系统，例如，沸水堆核设计准则ANSI/ANS-52.1中规定采用毒物注入系统作为第二套停堆系统；压水堆核电站一般采用硼溶液注入系统；先进重水堆ACR-1000采用硝酸钆溶液注入系统作为2号停堆系统（SDS2）。相比于动力堆，研究试验堆的功率水平较低，安全规定中对第二套停堆系统的要求并不严格，很多早期设计建造的研究试验堆并没有明确设置第二套停堆系统。但是，随着各方面对核反应堆安全越来越重视，对堆芯安全系统设置的要求也越来越严格，新建的试验堆均必须设置第二套停堆系统，例如，新建的中国先进研究堆CARR堆，利用重水作为堆芯反射层，采用重水排放停堆系统作为第二套停堆系统，法国的JHR堆采用硼溶液注入系统作为第二套停堆系统。
CARR堆由于采用重水作为堆芯反射层，重水对堆芯反应性有着显著的贡献，因此可以采用重水排放系统作为第二套停堆系统。但在发生ATWS（未能紧急停堆的预期瞬态）事故时，为保证反应堆安全，要求第二套停堆系统排放重水引入负反应性必须有足够的速率，这一要求给回路设计和结构设计带来了很大的困难，对重水排放阀的要求很高，必须设计其他装置来缓解ATWS事故。JHR堆采用硼溶液注入系统作为第二套停堆系统，可保证在ATWS事故下的安全停堆。但在发生ATWS事故时，甚或由于可能发生的误操作，硼酸溶液一旦注入堆芯，整个反应堆，包括堆芯内的燃料组件，则面临全部报废的危险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯，通过第二套控制棒实现快速停堆，通过硼溶液注入系统维持长期停堆，保障堆芯安全性。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯包括燃料组件、第一套控制棒、第二套控制棒、铍组件和硼溶液注入系统；若干个燃料组件呈环形紧凑布置；若干根第一套控制棒间隔布置在燃料组件之间；紧挨燃料组件环形区域的外侧水平布置有2根第二套控制棒；在上述组成部件之间布置有若干个六边形铍组件，形成完整的圆形堆芯；硼溶液注入系统与堆芯连接。
所述燃料组件为六边形套管型燃料组件。
所述燃料组件环形区域的中心处布置有一个中辐照孔道或小辐照孔道。
紧挨燃料组件环形区域的外侧布置有若干个大辐照孔道、中辐照孔道、小辐照孔道。
所述第一套控制棒的数量为16根。
所述第一套控制棒按两行两列呈“井”字型间隔布置在燃料组件之间。
所述第一套控制棒采用磁阻马达型驱动机构。
所述第二套控制棒采用直线电机型驱动机构。
本发明所取得的有益效果为：
本发明所述机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯，第二套停堆系统包含硼溶液注入系统，且其采用的机械控制棒与第一套控制棒驱动原理不同，因此满足两套停堆系统的相互独立性，能够保证反应堆拥有两套独立的停堆系统以保障堆芯安全；
本发明所述机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯，当第一套控制棒卡在临界棒位无法实现停堆动作时，可以通过第二套控制棒实现快速停堆，又可以通过硼溶液注入系统维持长期冷停堆，保障堆芯安全性；
本发明所述机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯，在发生ATWS事故，第一套控制棒卡在临界棒位无法实现停堆动作时，相比于CARR堆的重水排放停堆系统，可通过第二套控制棒快速将反应堆带至次临界状态，保障堆芯安全；相对于JHR的硼溶液注入系统，可利用第二套控制棒先插入堆芯实现停堆赢得30个小时的宝贵时间，在此时间内可通过快速恢复第一套控制棒系统等干预行为，极大地降低硼溶液注入系统投入的必要性，避免事故后立刻注入硼溶液导致的对堆芯或燃料的损害，尽可能地保全堆芯和燃料组件。
附图说明
图1为本发明所述机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯示例I；
图2为本发明所述机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯示例II；
图中：1、钴靶；2、燃料组件；3、中辐照孔道；4、第一套控制棒；5、第二套控制棒；6、铍组件；7、大辐照孔道；8、小辐照孔道；9、硼溶液注入系统。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
如图1高热中子注量率堆芯、图2高快中子注量率堆芯所示，本发明所述机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯包括钴靶1、燃料组件2、中辐照孔道3、第一套控制棒4、第二套控制棒5、铍组件6、大辐照孔道7、小辐照孔道8和硼溶液注入系统9；燃料组件2为六边形套管型燃料组件，若干个燃料组件2呈环形紧凑布置，在燃料组件2环形区域的中心处布置有一个中辐照孔道3（图1）或小辐照孔道8（图2），紧挨燃料组件2环形区域的外侧布置有若干个大辐照孔道7、中辐照孔道3、小辐照孔道8和钴靶1；16根第一套控制棒4按两行两列呈“井”字型间隔布置在燃料组件2之间，以方便沿水平、垂直方向打开控制棒导管支架，有利于堆芯维护、换料等操作；紧挨燃料组件2环形区域的外侧水平布置有2根第二套控制棒5，以保证其满足反应性控制能力要求；在上述组成部件之间布置有若干个六边形铍组件6，形成完整的圆形堆芯，铍组件6作为慢化剂和反射层；硼溶液注入系统9与堆芯连接。
第一套控制棒4可采用磁阻马达型驱动机构；第二套控制棒5可采用直线电机型驱动机构，满足驱动原理不同的要求，保证其相互独立性。
由第二套控制棒5和硼溶液注入系统9组成第二套停堆系统，其工作过程如下：反应堆功率运行状态下，当第一套控制棒4卡在临界棒位无法实现停堆动作时，通过插入第二套控制棒5实现快速停堆；在此之后，通过硼溶液注入系统9向一回路注入硼酸溶液，可长期维持反应堆处于冷停堆状态。硼溶液注入系统9的投入时间是在第二套控制棒5插入堆芯实现停堆之后、堆芯因氙毒消耗等原因重返临界之前。具体来讲，要求在第二套控制棒5插入后30小时开始注硼，2小时内完成所需浓度硼酸溶液的注入，即保证冷却剂内均匀硼浓度达到设计要求。

Claims (8)

1.一种机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯，其特征在于：该堆芯包括燃料组件（2）、第一套控制棒（4）、第二套控制棒（5）、铍组件（6）和硼溶液注入系统（9）；若干个燃料组件（2）呈环形紧凑布置；若干根第一套控制棒（4）间隔布置在燃料组件（2）之间；紧挨燃料组件（2）环形区域的外侧水平布置有2根第二套控制棒（5）；在上述组成部件之间布置有若干个六边形铍组件（6），形成完整的圆形堆芯；硼溶液注入系统（9）与堆芯连接。
2.根据权利要求1所述的机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯，其特征在于：所述燃料组件（2）为六边形套管型燃料组件。
3.根据权利要求1所述的机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯，其特征在于：所述燃料组件（2）环形区域的中心处布置有一个中辐照孔道（3）或小辐照孔道（8）。
4.根据权利要求1所述的机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯，其特征在于：紧挨燃料组件（2）环形区域的外侧布置有若干个大辐照孔道（7）、中辐照孔道（3）、小辐照孔道（8）。
5.根据权利要求1所述的机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯，其特征在于：所述第一套控制棒（4）的数量为16根。
6.根据权利要求1所述的机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯，其特征在于：所述第一套控制棒（4）按两行两列呈“井”字型间隔布置在燃料组件（2）之间。
7.根据权利要求1所述的机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯，其特征在于：所述第一套控制棒（4）采用磁阻马达型驱动机构。
8.根据权利要求1所述的机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯，其特征在于：所述第二套控制棒（5）采用直线电机型驱动机构。
CN201210183170.9A 2012-06-06 2012-06-06 机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯 Active CN103474098B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210183170.9A CN103474098B (zh) 2012-06-06 2012-06-06 机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210183170.9A CN103474098B (zh) 2012-06-06 2012-06-06 机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103474098A true CN103474098A (zh) 2013-12-25
CN103474098B CN103474098B (zh) 2016-08-31

Family

ID=49798914

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210183170.9A Active CN103474098B (zh) 2012-06-06 2012-06-06 机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103474098B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109215813A (zh) * 2018-09-13 2019-01-15 中国核动力研究设计院 压水核反应堆套管型备用停堆系统及方法
CN109585037A (zh) * 2017-09-28 2019-04-05 华龙国际核电技术有限公司 一种堆芯
CN111899899A (zh) * 2020-08-12 2020-11-06 中国核动力研究设计院 一种降低hfetr堆芯不均匀性的方法
CN113076684A (zh) * 2021-02-23 2021-07-06 中国核动力研究设计院 一种核反应堆堆芯调棒过程瞬态参数智能计算方法
CN113345606A (zh) * 2021-04-28 2021-09-03 岭东核电有限公司 停堆控制棒及具有该停堆控制棒的反应堆停堆和冷却一体化系统

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109273110A (zh) * 2018-08-17 2019-01-25 中广核工程有限公司 一种核电厂安全壳打压试验期间用消防系统及其配置方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6728328B1 (en) * 1954-05-13 2004-04-27 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Safety control circuit for a neutronic reactor
CN101447238A (zh) * 2007-11-27 2009-06-03 中国核动力研究设计院 可提高中子注量率的核反应堆堆芯
CN101719384A (zh) * 2009-12-03 2010-06-02 中国核动力研究设计院 具有快中子转换区的核反应堆堆芯

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6728328B1 (en) * 1954-05-13 2004-04-27 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Safety control circuit for a neutronic reactor
CN101447238A (zh) * 2007-11-27 2009-06-03 中国核动力研究设计院 可提高中子注量率的核反应堆堆芯
CN101719384A (zh) * 2009-12-03 2010-06-02 中国核动力研究设计院 具有快中子转换区的核反应堆堆芯

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
叶奇蓁 等: "《中国电气工程大典（第6卷）核能发电工程》", 31 July 2009, article "第6篇 下一代先进核能系统", pages: 982-987 *
唐学仁 等: "5MW低功率反应堆（5MW LPR）", 《核动力工程》, vol. 13, no. 4, 31 August 1992 (1992-08-31), pages 2 - 4 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109585037A (zh) * 2017-09-28 2019-04-05 华龙国际核电技术有限公司 一种堆芯
CN109585037B (zh) * 2017-09-28 2024-05-03 华龙国际核电技术有限公司 一种堆芯
CN109215813A (zh) * 2018-09-13 2019-01-15 中国核动力研究设计院 压水核反应堆套管型备用停堆系统及方法
CN111899899A (zh) * 2020-08-12 2020-11-06 中国核动力研究设计院 一种降低hfetr堆芯不均匀性的方法
CN111899899B (zh) * 2020-08-12 2022-03-25 中国核动力研究设计院 一种降低hfetr堆芯不均匀性的方法
CN113076684A (zh) * 2021-02-23 2021-07-06 中国核动力研究设计院 一种核反应堆堆芯调棒过程瞬态参数智能计算方法
CN113076684B (zh) * 2021-02-23 2022-09-20 中国核动力研究设计院 一种核反应堆堆芯调棒过程瞬态参数智能计算方法
CN113345606A (zh) * 2021-04-28 2021-09-03 岭东核电有限公司 停堆控制棒及具有该停堆控制棒的反应堆停堆和冷却一体化系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN103474098B (zh) 2016-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103474098A (zh) 机械控制棒结合硼注入系统作为第二套停堆系统的堆芯
Dai Thorium molten salt reactor nuclear energy system
US10726961B2 (en) PWR decay heat removal system in which steam from the pressurizer drives a turbine which drives a pump to inject water into the reactor pressure vessel
Adamov et al. The next generation of fast reactors
Yang et al. Simulation and analysis on 10-in. cold leg small break LOCA for AP1000
EP2771886B1 (en) A method of achieving automatic axial power distribution control
CN103077752A (zh) 一种液态重金属冷却反应堆用燃料组件及固定方法
EP2421005B1 (en) Nuclear reactor
CN103778972A (zh) 一种带轴向分区控制棒与重金属吸收体棒的控制棒组件
CN104464842A (zh) 加速器驱动铅铋冷却次临界行波堆
US10468143B2 (en) In-vessel control rod drive mechanism and nuclear reactor with the same
CN103236276A (zh) 一种用于液态重金属冷却反应堆的控制棒
Fontaine et al. ASTRID an innovative control rod system to manage reactivity
CN103474100B (zh) 采用机械控制棒作为第二套停堆系统的堆芯
CN106409350A (zh) 一种重金属冷却反应堆的紧急停堆保护系统
JP6381839B1 (ja) 原子炉停止装置、原子炉停止方法及び炉心設計方法
CN101656112B (zh) 压力壳内驱动机构驱动的挤水棒组件及采用该组件的水堆
CN113241200B (zh) 一种燃料盐回路系统及运行方法
US10176897B2 (en) Floating filter screen in a lower tie plate box of a nuclear fuel assembly
Pope et al. Experimental Breeder Reactor II
Ragheb Boiling water reactors
Sviridenko et al. THERMOSIPHON− BASED PASSIVE HEAT REMOVAL SYSTEM FOR SIMULTANEOUS COOLDOWN OF REACTOR AND PRESSURIZER
JP5985232B2 (ja) 臨界防止装置、原子力発電所および臨界防止方法
CN203134390U (zh) 带堆内构件的逆推式反应堆压力容器
Ishida et al. Passive safe small reactor for distributed energy supply system sited in water filled pit at seaside

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