CN107507653A - 一种铅冷快堆可分离堆芯实施方案 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液态金属冷却反应堆的堆芯分离方法，所述方法主要由内部堆芯，外部堆芯，堆芯内部上栅格板，堆芯外部上栅格板，堆芯内部下栅格板，堆芯外部下栅格板，内部堆芯围板，内部堆芯支撑柱，内部堆芯导向柱组成。燃料组件通过上下栅格板的夹持进行固定。本发明所提供的堆芯分离方法利用了液态金属对燃料组件的浮力，在解除对燃料组件的约束后堆芯内部会靠浮力提升实现堆芯的分离达到关闭反应堆的目的。本发明所涉及的方法可做为反应堆控制棒停堆的冗余辅助系统也可独立使用到达关闭反应堆的目的。
Description
技术领域
本发明属于反应堆安全和反应堆设计技术领域，具体涉及一种重金属冷却反应堆的堆芯分离方法。
背景技术
GIF论坛根据所提出的的第四代核能系统发展目标，选定了六种最具发展潜力的反应堆堆型，其中铅冷快堆由于具有良好的核废料嬗变和核燃料增值能力，以及较高的安全性和经济性，被GIF论坛选为六种堆型之一。铅冷快堆是指采用液态铅或铅铋合金冷却的快中子反应堆，并在20世纪60年代成功应用于前苏联的核潜艇反应堆中。但由于铅基冷却剂（包括铅和铅铋合金）材料腐蚀强、熔点高等问题，对反应堆的建造和运行提出了极高的要求，导致铅冷快堆发展较为缓慢。随着近年来俄罗斯在抗腐蚀材料、氧控技术等铅冷快堆关键技术取得重要突破，铅冷快堆又重新得到国际核能界的重视。
铅冷快堆具有诸多优势：首先铅基冷却剂的化学活性低，与水和空气接触不会发生激烈反应，从而避免了钠冷快堆中极为棘手的钠火问题；其次，铅基冷却剂的沸点温度高，可以避免由于冷却剂沸腾而产生的的堆芯裸露问题，从而有降低堆芯熔化的可能性；最后，铅基冷却剂的热膨胀性能好，自然循环能力强，可以使铅冷快堆具有更好的非能动安全特性。另一方面液态金属反应堆采用液态重金属冷却剂，如铅或铅铋合金，该类金属冷却剂密度很大，当反应堆部件浸没在重金属冷却剂中，将受到较大的浮力，这就给堆内部件的固定带来麻烦。然而正是由于浮力的存在可以通过对反应堆结构进行调整利用浮力实现堆芯分离使其达不到临界，可实现反应堆的停堆。一般反应堆通过停堆棒利用重力进行停堆，但对于重金属反应堆如果停堆棒和液态金属密度相差不是很大，将导致停堆棒插入缓慢或不能插入。因此通过堆芯的分离实现停堆或辅助停堆是很有潜力的一种方法。
发明内容
本发明解决的技术问题：克服现有技术的不足，提供了一种重金属冷却反应堆的非能动堆芯分离方法，利用液态金属对燃料组件的浮力，通过将堆芯分成两个独立部分，在需要停堆时将堆芯的两部分分离实现停堆。因此可以不需要停堆棒，或作为停堆棒的辅助。进一步提高了反应堆的非能动安全性。
本发明的技术解决方案：一种重金属冷却反应堆的堆芯分离方法，其特征在于：所述方法由内部堆芯1，外部堆芯2，堆芯内部上栅格板3，堆芯外部上栅格板4，堆芯内部下栅格板5，堆芯外部下栅格板，内部堆芯围板6，内部堆芯支撑柱7，内部堆芯导向柱8组成。
所述方法将正常的堆芯分成两个部分内部堆芯和外部堆芯，内部堆芯占整个堆芯的1/4。
所述方法因为堆芯分为两个部分，对应的上下栅格板也应分为两个独立部分，分成堆芯内部上栅格板，堆芯外部上栅格板，堆芯内部下栅格板，堆芯外部下栅格板。
所述方法要实现内部堆芯的整体上浮需要用堆芯内部围板连接内部上下栅格板。
所述方法在堆芯内部上栅格板上均匀分布适量内部堆芯支撑柱。
所述方法堆芯支撑柱伸出堆芯一定长度，正常运行时通过电磁夹持固定。需要停堆或事故工况时解除约束。
所述方法堆芯内部支撑柱自内部堆芯上栅格板一定距离有定位销。
所述方法内部堆芯围板四周可进行适量的开孔，保证冷却剂的流通。
所述方法反应堆正常运行时内、外部堆芯构成完整的堆芯达到临界，在内、外堆芯下栅格板上有相互配合的定位键。
所述方法反应堆正常运行时，内部堆芯依靠与堆芯内部上栅格板相连的内部堆芯支撑柱进行支撑。外部堆芯通过上下栅格板与围板相连进行固定。
所述方法在堆芯外部下栅格板与内部堆芯下栅格板进行配合处的四个角在堆芯垂直方向有四根内部堆芯围板导向柱。
本发明与现有技术相比的有点在于：本发明通过将堆芯分成两个独立部分当需要停堆时在堆外解除堆内部堆芯的约束将两部分进行分离，使反应堆次临界，达到停堆的目的。因为运用的是组件的浮力整个过程为非能动过程。增加了反应堆的非能动安全性。由于重金属密度较大停堆棒在插入时不会像压水堆那样迅速，通过堆芯分离可辅助控制棒进行停堆。如果设计合理该方法可取代停堆棒实现停堆。
附图说明
图1为反应堆整体结构布局图。
图2为堆芯主视图。
图3为堆芯侧面剖视图。
图4为堆芯底部剖视图。
具体实施方式
如图3所示本发明由内部堆芯，外部堆芯，堆芯内部上栅格板，堆芯外部上栅格板，堆芯内部下栅格板，堆芯外部下栅格板，内部堆芯围板，内部堆芯支撑柱，内部堆芯导向柱组成。
将正常的堆芯分成两个部分内部堆芯和外部堆芯，内部堆芯占整个堆芯的1/4。
因为堆芯分为两个部分，对应的上下栅格板也应分为两个独立部分，分成堆芯内部上栅格板，堆芯外部上栅格板，堆芯内部下栅格板，堆芯外部下栅格板。
要实现内部堆芯的整体上浮需要用堆芯内部围板连接内部上下栅格板。
在堆芯内部上栅格板上均匀分布适量内部堆芯支撑柱。
堆芯支撑柱伸出堆芯一定长度，正常运行时通过电磁夹持固定。需要停堆或事故工况时解除约束。
堆芯内部支撑柱自内部堆芯上栅格板一定距离有定位销。
内部堆芯围板四周可进行适量的开孔，保证冷却剂的流通。
反应堆正常运行时内、外部堆芯构成完整的堆芯达到临界，在内、外堆芯下栅格板上有相互配合的定位键。
反应堆正常运行时，内部堆芯依靠与堆芯内部上栅格板相连的内部堆芯支撑柱进行支撑。外部堆芯通过上下栅格板与围板相连进行固定。
在堆芯外部下栅格板与内部堆芯下栅格板进行配合处的四个角在堆芯垂直方向有四根内部堆芯围板导向柱。
Claims (10)
1.一种重金属冷却反应堆的堆芯分离方法，其特征在于：所述方法由内部堆芯1，外部堆芯2，堆芯内部上栅格板3，堆芯外部上栅格板4，堆芯内部下栅格板5，堆芯外部下栅格板，内部堆芯围板6，内部堆芯支撑柱7，内部堆芯导向柱8组成。
2.根据权利1所述一种重金属冷却反应堆的堆芯分离方法，其特征在于：将正常的堆芯分成两个部分内部堆芯和外部堆芯，内部堆芯占整个堆芯的1/4。
3.根据权利2所述一种重金属冷却反应堆的堆芯分离方法，其特征在于：因为堆芯分为两个部分，对应的上下栅格板也应分为两个独立部分，分成堆芯内部上栅格板，堆芯外部上栅格板，堆芯内部下栅格板，堆芯外部下栅格板。
4.根据权利3所述一种重金属冷却反应堆的堆芯分离方法，其特征在于：要实现内部堆芯的整体上浮需要用堆芯内部围板连接内部上下栅格板；在堆芯内部上栅格板上均匀分布适量的内部堆芯支撑柱。
5.根据权利5所述一种重金属冷却反应堆的堆芯分离方法，其特征在于：堆芯支撑柱伸出堆芯一定长度，正常运行时通过电磁夹持固定，需要停堆或事故工况时解除约束。
6.根据权利6所述一种重金属冷却反应堆的堆芯分离方法，其特征在于：堆芯内部支撑柱自内部堆芯上栅格板一定距离有定位销。
7.根据权利4所述一种重金属冷却反应堆的堆芯分离方法，其特征在于：内部堆芯围板四周可进行适量的开孔，保证冷却剂的流通。
8.根据权利3所述一种重金属冷却反应堆的堆芯分离方法，其特征在于：反应堆正常运行时内、外部堆芯构成完整的堆芯达到临界，在内、外堆芯下栅格板上有相互配合的定位键。
9.根据权利6所述一种重金属冷却反应堆的堆芯分离方法，其特征在于：反应堆正常运行时，内部堆芯依靠与堆芯内部上栅格板相连的内部堆芯支撑柱进行支撑，外部堆芯通过上下栅格板与围板相连进行固定。
10.据权利3所述一种重金属冷却反应堆的堆芯分离方法，其特征在于：在堆芯外部下栅格板与内部堆芯下栅格板进行配合处的四个角在堆芯垂直方向有四根内部堆芯围板导向柱。
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