CN104778987A - 提高垂直超热中子束照射通量的堆芯组件及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于抗癌核素中子刀技术领域，具体公开一种提高垂直超热中子束照射通量的堆芯组件及其方法，该组件的燃料组件的若干个燃料棒、贫铀棒分别布置在上栅板、下栅板的不等间距的若干个同心圆的圆周上；该方法包括：(1)提升堆芯功率和确定燃料棒的布局；(2)改造过渡段；所述的步骤(1)中堆芯的功率提高到45kw，燃料棒采用非均匀圈距。所述的改造过渡段包括削弱下铍片厚度、削弱水层厚度、以及增加下筒体底部厚度，铍片削弱为5cm，水层削弱为5mm，下筒体底部增加为52mm。该组件及其方法能够有效的可以有效增加超热中子输入比份，提高输出堆芯的中子通量，降低堆芯功率不均匀系数。

Description

提高垂直超热中子束照射通量的堆芯组件及其方法

技术领域

本发明属于中子俘获疗法(BNCT)技术领域，具体涉及一种提高抗癌核素中子刀(Cancericidal Nuclide Neutron Knife)垂直超热中子束照射通量的堆芯组件及其方法。

背景技术

核反应堆硼中子俘获疗法中子源能提供两种方向的中子束流，一是水平方向，再是垂直方向。迄今核反应堆中子源引出的中子束，几乎都是水平方向的束装置。主要原因在于堆芯反射层外周围有较大的空间可用作设置束装置，同时保证较高的入射中子强度。为了传输处方剂量到达患部，BNCT需要束流对准患部，在设定束流强度下，对患部维持一定的照射时间，根据心理学分析，病人进入照射室后，对核辐射有潜在的恐惧心理，会坐立不安。人体重心最低的即为卧式或躺式，此时人的心情会自然释缓。因而垂直照射束是BNCT所首先追求的，它可使病人在自然势态下接受照射，而且垂直束可包罗全身肢体、脏器的所有患部。

大中型研究堆因堆芯大，负荷重，支撑结构与堆内构件都坐落在堆底，而体积更大，负荷更重的堆体又都压在底部基础结构上，因而腾不出空间来设置一套垂直照射室装置。迄今世界上BNCT核反应堆中子源上极少垂直中子束就是这个原因。

唯一例外的是美国的MITR堆，它千方百计设置了一套BNCT垂直中子束，确实提供了病人最舒适的照射条件，但因它是重水堆，这条束只能产生热中子，虽然束强极高达5×10⁹n·cm^‐2·s^‐1出口通量，但堆的功率却是5000kw，只能作浅部疾患照射，迫使它斥巨资在堆芯周围再引出一条超热水平中子束，用作深部肿瘤照射。

一般反应堆即使在堆芯下方设置照射座，由于堆芯底部冷却剂循环所需空间和各种复杂构件的存在，输出的中子谱难以保证是超热中子谱，世界上还找不到一条束强满足要求的垂直超热中子束。

微堆结构的反应堆堆芯小，负荷轻，整个堆体悬挂在池顶框架上，堆底及其下部空间无承重结构框架存在，为垂直束提供了潜在的布局空间。堆芯底部结构经过改造设计，可顺利将堆芯泄露出的高能中子导入照射座，引出一条束强达标，质量优秀的超热中子束。

在核反应堆内要使源通量增加，最直接的办法就是提高堆功率。如图1所示，根据现有技术的水平超热中子束参数(3×10⁸n·cm^‐2·s^‐1)，要使其达标单靠功率来达到的话，堆功率就需要提升3.5倍。若要设达标的垂直超热束，堆功率需要提高10倍以上。为了设置垂直超热束，设计一个几百千瓦功率的反应堆，那就不是微堆了。显然，这是一条根本不可行的途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高垂直超热中子束照射通量的堆芯组件及其方法，该堆芯组件及其方法能有效提高高能中子在堆芯能谱中所占的比分，从而增加泄出堆芯中子谱的强度，拓宽热上中子份额，并在过渡区内保证不被过度软化，保持足够强度的热上中子比分输入照射座中，最终提高从照射座输出的垂直超热束的通量。

实现本发明目的的技术方案：一种提高垂直超热中子束照射通量的堆芯组件，该组件包括过渡段部分以及堆芯部分，过渡部分包括底铍盘、水层、下筒体底板；堆芯部分包括上铍片、侧铍环、石墨瓦件、铝瓦件、燃料组件。下筒体内一侧设有铝瓦件，下筒体内另一侧设有石墨瓦件，下筒体底部内安装有底铍盘，底铍盘底部与下筒体底板之间设有水层，底铍盘上安装有燃料组件，燃料组件外侧套有侧铍环，燃料组件顶部设有上铍片，燃料组件包括上栅板、下栅板、中央控制棒、若干个燃料棒和若干个贫铀棒，中央控制棒插在上栅板、下栅板中心内，若干个燃料棒、贫铀棒分别布置在上栅板、下栅板的不等间距的若干个同心圆的圆周上。

所述的底铍盘厚度为5cm，水层厚度5mm，下筒体底部的厚度为5.2cm。

所述的上栅板、下栅板的不等间距的同心圆为十一个。

所述的燃料棒共计350根，²³⁵U丰度为14％，上栅板、下栅板的第1圈圆周上均匀布置5根燃料棒，第2圈圆周上均匀布置11根燃料棒，第3圈圆周上均匀布置17根燃料棒，第4圈圆周上均匀布置23根燃料棒，第5圈圆周上均匀布置29根燃料棒，第6圈圆周上均匀布置35根燃料棒，第7圈圆周上均匀布置41根燃料棒，第8圈圆周上均匀布置47根燃料棒。

所述的上栅板、下栅板的第9圈圆周上布置8根锆拉杆，该8根锆拉杆与45根燃料棒沿上栅板、下栅板的周向均匀分布。

所述的上栅板、下栅板的第10圈圆周上布置12根贫铀棒，该圈圆周上的12根贫铀棒与51根燃料棒2沿上栅板、下栅板的周向均匀分布，该12根贫铀棒分为4组，每3根为一组，每组中的3根贫铀棒相邻，组间间隔分别为6根燃料棒、12根燃料棒、5根燃料棒；所述的上栅板、下栅板的第11圈圆周上布置23根贫铀棒，该圈圆周上的23根贫铀棒与46根燃料棒2沿上栅板、下栅板的周向均匀分布，该圈圆周上的23根贫铀棒相邻布置。

一种提高垂直超热中子束照射通量的方法，该方法包括以下步骤：

步骤(1)降低堆芯H/U-5，提高堆芯功率和确定燃料棒的布局；

步骤(2)改造过渡段。

所述的步骤(1)中堆芯的H/U-5降低至159.8，功率提高到45kw，燃料棒采用非均匀圈距布局。

所述的改造过渡段包括削弱下铍片厚度、削弱水层厚度、以及增加下筒体底部厚度，铍片削弱为5cm，水层削弱为5mm，下筒体底部增加为52mm。

本发明的有益技术效果在于：

(1)本发明的堆芯是欠慢化堆芯，采用²³⁵U丰度14％的燃料棒，降低堆芯H/U‐5比为159.8(现有技术为190)，进一步增加了堆芯的欠慢化度，硬化了堆芯的平均中子能谱，将高能中子从堆芯更多地泄露出去，有益于增加超热束的通量，图6、图7为归一化对数坐标下原型微堆堆芯(H/U‐5比值238)与本发明堆芯的径向热中子分布对比图，H/U‐5越小反中子阱越明显，因此本发明堆芯的反中子阱效果优于现有技术。

(2)本发明的底铍盘经过多方案的厚度优化计算，采用5cm的厚度，相比现有技术中10cm厚的铍片，仅仅增加适当堆芯U装量，同时减少慢化能力较强的Be对热上中子的损耗，增加热上成分的输入，最终提高超热束的通量。

(3)本发明抛弃了一般反应堆底部大容量水腔的设计，仅保留维持自然循环流动畅通的最低厚度，大大削减了高能中子的损失，使偏硬的中子谱顺利输入到照射座，形成高效的超热中子束，下筒体采用了加厚铝底板，使较高能量(～1Mev)的中子顺利穿越，保证输入中子能谱不被软化，产生的活化γ射线由于进入照射座被镉过滤，对照射束没有影响。

(4)上述(1)(2)(3)的技术效果，使垂直超热束比现有技术估价提高一个量级以上。作为工程冗余措施，本发明的堆芯功率设为45kw，相比现有技术提高到了1.5倍，增加了堆芯中子通量，为达到高通量超热束的产生留出适当余地，通过非均匀圈距燃料棒布局设计，解决了由于功率提高带来的功率不均匀系数偏大的问题，提升功率后的反应堆仍具有固有安全性，日常运行堆芯热工参数满足要求，基准事故下可由冷却剂温度负反馈作用降低功率并稳定在较低值。

(5)本发明的垂直超热中子束，经过计算验证，45kw的功率可产生1.2×10⁹n·cm^‐2·s^‐1的超热中子通量，是迄今国际上比值最高的核反应堆超热中子束设计。

附图说明

图1为现有技术中照射装置的主视图；

图2为本发明所提供的一种提高垂直超热中子束照射通量的堆芯组件的主视图；

图3为图2中堆芯的主视图；

图4为图2中堆芯的俯视图；。

图5为热中子反应堆中的中子能谱分布图。

图6为本发明所提供的一种提高垂直超热中子束照射通量的堆芯组件原型——微堆的径向热中子通量密度分布图。

图7为本发明所提供的一种提高垂直超热中子束照射通量的堆芯组件的径向中子/光子通量密度分布图。

图中：1为中央控制棒，2为燃料棒，3为贫铀棒，4为锆拉杆，5为上栅板，6为下栅板，7为上铍片，8为底铍盘，9为侧铍环，10为石墨瓦件，11为铝瓦件，12为下筒体，13为上铍片托盘，14.水层，12a.筒体凸台，12b.筒体通孔，15为燃料组件。

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说明。

如图2所示，本发明所提供的提高抗癌中子核素刀垂直超热中子束照射通量的堆芯组件的下筒体12内一侧安装有圆弧板状铝瓦件11，下筒体12内另一侧安装有圆弧板状的石墨瓦件10，铝瓦件11与石墨瓦件10之间沿圆周方向留有间隙。下筒体12底部的环形筒体凸台12a上安装有底铍盘8，底铍盘8顶部安装有燃料组件15，燃料组件15外侧套有侧铍环9，燃料组件15顶部安装有上铍片托盘13，上铍片托盘13内嵌有上铍片7。底铍盘8底部与下筒体12之间设有一层水层14，筒体凸台12a上开有与水层14连通的筒体通孔12b。底铍盘8厚度为5cm，水层14厚度为5mm，下筒体12底板的厚度为52mm。

如图2、3、4所示，燃料组件15包括上栅板5、下栅板6、中央控制棒1、燃料棒2和贫铀棒3，中央控制棒1、燃料棒2、贫铀棒3的底部插在下栅板6的圆孔内，中央控制棒1、燃料棒2、贫铀棒3的顶部插在上栅板5圆孔内，且中央控制棒1、燃料棒2、贫铀棒3顶端贯穿上栅板5。

如图4所示，上栅板5、下栅板6均为圆形板，上栅板5、下栅板6上均开有相同的393个圆孔，393个圆孔分别布置在上栅板5、下栅板6的不等间距的十一个同心圆的圆周上。从最靠近上栅板5、下栅板6圆心的圆周开始，这十一个同心圆的直径依次为21.4mm、40.4mm、59.9mm、80.0mm、100.6mm、121.7mm、143.4mm、165.6mm、188.3mm、211.6mm、235.4mm。从最靠近圆心的圆周开始每圈依次均匀分布有5个圆孔，11个圆孔，17个圆孔、23个圆孔、29个圆孔、35个圆孔、41个圆孔、47个圆孔、53个圆孔、63个圆孔和69个圆孔，共393个圆孔，即共393个栅位。上栅板5、下栅板6的圆孔内插有含²³⁵U富集度为14％的燃料棒2共计350根，上栅板5、下栅板6的第1圈圆周上均匀布置5根燃料棒2，第2圈圆周上均匀布置11根燃料棒2，第3圈圆周上均匀布置17根燃料棒2，第4圈圆周上均匀布置23根燃料棒2，第5圈圆周上均匀布置29根燃料棒2，第6圈圆周上均匀布置35根燃料棒2，第7圈圆周上均匀布置41根燃料棒2，第8圈圆周上均匀布置47根燃料棒2。

如图4所示，上栅板5、下栅板6的圆孔内插有锆拉杆4共计8根，锆拉杆4位于第9圈圆周上，该圈圆周上的8根锆拉杆4与45根燃料棒2沿上栅板5、下栅板6的周向均匀分布，相邻两根锆拉杆4之间的燃料棒2数量分别为6根、6根、5根、6根、6根、5根、6根、5根。上栅板5、下栅板6的圆孔内插有²³⁵U富集度为0.35％的贫铀棒3共计35根，第10圈圆周上布置12根贫铀棒3，该圈圆周上的12根贫铀棒3与51根燃料棒2沿上栅板5、下栅板6的周向均匀分布，该12根贫铀棒3分为4组，每3根为一组，每组中的3根贫铀棒3相邻，组间间隔分别为6根燃料棒、12根燃料棒、5根燃料棒；第11圈圆周上布置23根贫铀棒3，该圈圆周上的23根贫铀棒3与46根燃料棒2沿上栅板5、下栅板6的周向均匀分布，该圈圆周上的23根贫铀棒3相邻布置于第10圈贫铀棒对侧。

本发明所提供的一种提高抗癌核素中子刀垂直超热中子束照射通量的堆芯组件的燃料组件15采用非均匀圈距的堆芯布置，堆芯功率为45kw。

本发明所提供的一种提高抗癌核素中子刀垂直超热中子束照射通量的方法，该方法包括以下步骤：

步骤(1)降低堆芯H/U-5，提升堆芯功率和确定燃料棒的布局

冷态堆芯H/U-5原子比可表示为：

$\frac{N_H}{N_{U-5}}=\left(\frac{{2\mathrm{\ρ}}_{H_{2}O}{S}_{H_{2}O}H}{18}{N}_A\right)/\left(\frac{M_{U-5}}{235}{N}_A\right)=\frac{{235\mathrm{\ρ}}_{H_{2}O}{S}_{H_{2}O}H}{{9M}_{U-5}}$

其中，ρ_H2O为水的冷态密度，S_H2O为堆芯水总面积，H为堆芯活性区的高度，M_U-5为堆芯中²³⁵U的装量。

因此，提高燃料棒的²³⁵U丰度从而提高²³⁵U装量，设置贫铀棒减少水面积，可以降低堆芯的H/U-5原子比至159.8。

对如图2所示的45kw堆芯进行模拟运行计算，发现在池水温度20℃下，45kw堆功率运行4小时，燃料元件壁温仍低于其相应的水饱和温度，没有气泡产生。堆功率提升至55.8kw时，具有最大热点处的燃料元件局部处的表面壁温会达到或稍超过相应的冷却水饱和温度，即达约387K，而饱和温度约为380K，在局部处可能产生气泡。在日常运行与基准事故下都能保证反应堆安全。因此，将如图2所示的堆芯的功率提高到45kw。

由于堆功率提升，燃料装量增加，若仍以现有技术堆芯将燃料棒均匀地分布在等间距的圆周上，堆芯径向的最大不均匀系数较大(1.209)，若仅通过贫铀棒、铝挤水棒、水栅元来调节，无法明显降低最大不均匀系数，且将导致控制棒与安全棒价值不够。因此，如图4所示，本发明所提供的抗癌中子核素刀堆芯组件中的燃料组件15采用非均匀圈距的燃料棒方案。

由于堆芯是欠慢化的，当圈距增大时，燃料组件15中燃料棒附近的慢化剂水增多，中子慢化变充分，提高了局部的功率。而均匀圈距堆芯中，径向最大功率不均匀因子通常出现在里圈，因此采用里圈间距小，外圈间距大的不等间距的方案可以有效的降低功率不均匀系数。各圈燃料棒的数量如图4和下表1所示：

表1 非均匀圈距堆芯的几何布置

步骤(2)改造过渡段

改造如图1所示的现有技术照射装置的过渡段，即拆除底铍盘8与下筒体12之间的支撑架，并削弱底铍盘8厚度、削弱水层14厚度、增加下筒体12底部厚度，直至如图2所示的本发明所提供的一种提高抗癌中子核素刀垂直超热中子束照射通量的堆芯组件。

以现有技术的超热束通量为基础，抗癌中子核素刀CNNK超热束若要达到国际水平，应该将其通量提高十倍左右，这显然需要从根本上解决超热束通量偏低的问题。即使CNNK提高了功率，对慢化体的材料、排列、尺寸做了大量的计算和优化，也不足以弥补通量的十倍之差。追究根源，出口束流都是中子通过照射座慢化得到，那么考虑如何使更多的超热通量输入到照射座框体，才是根本的提升捷径。

热中子堆稳定运行时，其中子通量随能量的分布，按能量递增约略可分为3段，如图5，即从能量最低、能域稍狭、成分最高、按麦克斯韦谱的热中子分布；接着为能量偏高、能域颇宽、成分居中，按谱的慢化过程中或超热中子分布(其超热成分约反比于能量)；其后就是能量最高、能域略宽、而成分偏低的裂变中子谱。用作BNCT的堆就是要把这段超热中子谱的成分以最大可能以最低损耗引导入射到照射座框体的表面。

如图1所示的现有技术照射装置水平方向的过渡层(超热束位于水平位置)是10cm的侧铍环9与铝瓦件11、水层、下筒体12(后三者厚度共约10cm)，20cm的过渡层已经将超热中子出口通量慢化至3×10⁸n·cm^-2·s^-1以下，由于本发明所提供的一种提高抗癌中子核素刀(CNNK)垂直超热中子束照射通量的堆芯组件的超热中子束座设置在堆芯的底部，若保持现有技术的底部结构，即如图1所示的10cm厚的底铍盘8，33cm的去离子水层14以及1.4cm的Al制下筒体12底部，即44.4cm的过渡长度将使超热中子通量变得更低。因此需要对其过渡段进行压缩。

在Be、H2O、Al中，慢化能力最强的是Be，泄露出堆芯的中子首先经过的就是Be层。10cm厚的Be层变狭了超热谱的能域，又降低了超热谱的成分。底铍盘8下方是一层水层14，其作用为经堆芯加热的冷却水从出口流道通过与堆容器间的流道间隙向下流动，绕过两侧铝瓦件11和石墨瓦件10在该处与较冷的水相混合，由自然循环压头的抽力向上流进堆芯中央进口流道而形成自然循环冷却。厚度达33cm的水层14的存在不仅把泄出堆芯的超热中子进一步削弱，同时把泄出的快中子也充分慢化成几乎热能而无法利用。水层14下方是铝结构下筒体12底部，其慢化能力较弱，对高能中子影响不大。

综上考虑，削弱底铍盘8和水层14的厚度可以有效增加超热中子输入比份，考虑到辐射损伤加强，增加下筒体12底部厚度。如图2所示，经过优化将下铍片8削弱为5cm，水层14削弱为5mm，下筒体12底部增加为52mm，下铍片8、削弱水层14、下筒体12底部厚度共计10.7cm。

为了考察提升功率后本发明所提供的一种提高抗癌中子核素刀垂直超热中子束照射通量的堆芯组件的运行性能及安全性，利用计算流体力学软件FLUENT分析了堆芯及堆筒体内的冷却剂流场，给出了堆芯冷却剂入口流量及其在堆芯内的分布。并利用COBRA-IV程序对CNNK反应堆堆芯进行稳态热工水力分析。CNNK在45kw额定工况下的热工水力参数如下表2所示：

下表2 非均匀圈距堆芯布置下热工参数计算结果

经计算可知“包壳温度小于90℃可知堆芯内不会发生沸腾，堆芯热工参数满足设计要求并有足够的安全裕度。在运行时间计算中，即使在初始温度为40℃的工况下，在8小时后，燃料芯体的温度也远低于200℃的设计限值，包壳温度最大值达到106.7℃，较水的饱和温度111.4℃低4.7℃，接近发生过冷沸腾。而实际CNNK的运行设定中，每天只需要满功率运行三小时。因此日常的运行不存在热工上的安全问题。

对于基准事故，采用RELAP5/SCDAP/MOD3.4程序对CNNK堆在零功率状态下的失控提棒事故进行了计算，阶跃引入6.7mk反应性，引入时间为0.001s，安全棒无动作。计算结果为“反应堆功率在冷却剂温度负反馈作用下降低并稳定在较低值，燃料和包壳温度均保持在安全范围内，反应堆是安全的”。

对本发明所提供的一种提高抗癌中子核素刀垂直超热中子束照射通量的堆芯组件运行时的流场分布进行分析，在考虑石墨瓦件10、铝瓦件11影响的情况下，环形入口的流量为0.225kg/s，中央入口流量为0.132kg/s，环形出口流量为0.357kg/s，其中中央入口即为水由侧面向下通过底铍下的5mm水层，再由底铍中央孔道向上流入堆芯的那部分流量，0.132kg/s的流量数值证明了将水层14隙削至5mm并不会阻塞底部的自然循环，反应堆仍能正常进行自然循环换热。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (9)

1.一种提高垂直超热中子束照射通量的堆芯组件，其特征在于：该组件包括过渡段部分以及堆芯部分，过渡部分包括底铍盘(8)、水层(14)、下筒体(12)底板；堆芯部分包括该组件包括上铍片(7)、侧铍环(9)、石墨瓦件(10)、铝瓦件(11)、和燃料组件(15)，下筒体(12)内一侧设有铝瓦件(11)，下筒体(12)内另一侧设有石墨瓦件(10)，下筒体(12)底部内安装有底铍盘(8)，底铍盘(8)底部与下筒体(12)之间设有水层(14)，底铍盘(8)上安装有燃料组件(15)，燃料组件(15)外侧套有侧铍环(9)，燃料组件(15)顶部设有上铍片(7)，燃料组件(15)包括上栅板(5)、下栅板(6)、中央控制棒(1)、若干个燃料棒(2)和若干个贫铀棒(3)，中央控制棒(1)插在上栅板(5)、下栅板(6)中心内，若干个燃料棒(2)、贫铀棒(3)分别布置在上栅板(5)、下栅板(6)的不等间距的若干个同心圆的圆周上。

2.根根据权利要求1所述的一种提高垂直超热中子束照射通量的堆芯组件，其特征在于：所述的下铍片(7)厚度为5cm，水层(14)厚度5mm，下筒体(12)底部的厚度为5.2cm。

3.根据权利要求2所述的一种提高垂直超热中子束照射通量的堆芯组件，其特征在于：所述的上栅板(5)、下栅板(6)的不等间距的同心圆为十一个。

4.根据权利要求3所述的一种提高垂直超热中子束照射通量的堆芯组件，其特征在于：所述的燃料棒(2)共计350根，²³⁵U丰度为14％，上栅板(5)、下栅板(6)的第1圈圆周上均匀布置5根燃料棒(2)，第2圈圆周上均匀布置11根燃料棒(2)，第3圈圆周上均匀布置17根燃料棒(2)，第4圈圆周上均匀布置23根燃料棒(2)，第5圈圆周上均匀布置29根燃料棒(2)，第6圈圆周上均匀布置35根燃料棒(2)，第7圈圆周上均匀布置41根燃料棒(2)，第8圈圆周上均匀布置47根燃料棒(2)。

5.根据权利要求4所述的一种提高垂直超热中子束照射通量的堆芯组件，其特征在于：所述的上栅板(5)、下栅板(6)的第9圈圆周上布置8根锆拉杆(4)，该8根锆拉杆(4)与45根燃料棒(2)沿上栅板(5)、下栅板(6)的周向均匀分布。

6.根据权利要求5所述的一种提高垂直超热中子束照射通量的堆芯组件，其特征在：所述的上栅板(5)、下栅板(6)的第10圈圆周上布置12根贫铀棒(3)，该圈圆周上的12根贫铀棒(3)与51根燃料棒(2)沿上栅板(5)、下栅板(6)的周向均匀分布，该12根贫铀棒(3)分为4组，每3根为一组，每组中的3根贫铀棒(3)相邻，组间间隔分别为6根燃料棒、12根燃料棒、5根燃料棒；所述的上栅板(5)、下栅板(6)的第11圈圆周上布置23根贫料棒(3)，该圈圆周上的23根贫铀棒(3)与46根燃料棒(2)沿上栅板(5)、下栅板(6)的周向均匀分布，该圈圆周上的23根贫铀棒(3)相邻布置。

7.一种提高垂直超热中子束照射通量的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤(1)降低堆芯H/U-5，提升堆芯功率和确定燃料棒的布局；

步骤(2)改造过渡段。

8.根据权利要求7所述的一种提高垂直超热中子束照射通量的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中堆芯的H/U-5降低至159.8，功率提高到45kw，燃料棒采用非均匀圈距。

9.根据权利要求7所述的一种提高垂直超热中子束照射通量的方法，其特征在于：所述的改造过渡段包括削弱底铍盘(8)厚度、削弱水层(14)厚度、以及增加下筒体(12)底部厚度，底铍盘(8)削弱为5cm，水层(14)削弱为5mm，下筒体(12)底部增加为52mm。