CN112420222A - 一种堆芯燃料组件的控制棒布置方法及控制棒组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种堆芯燃料组件的控制棒布置方法及控制棒组件，通过在堆芯燃料组件内和堆芯燃料组件间同时布置控制棒，并将组件内控制棒布置于堆芯燃料组件内功率峰周边位置，以展平组件的功率分布，提高控制棒的价值；将组件间控制棒布置于相邻的堆芯燃料组件的间隙内，以减弱堆芯燃料组件间水隙慢化可能带来的功率峰，同时能充分利用堆芯燃料组件间的空间，提高堆内空间利用率。

Description

一种堆芯燃料组件的控制棒布置方法及控制棒组件
技术领域
本发明涉及核反应堆技术领域，具体涉及一种堆芯燃料组件的控制棒布置方法及控制棒组件。
背景技术
在反应堆堆芯设计中，堆芯寿期初和堆芯寿期中往往有较大的剩余反应性，为控制堆芯的剩余反应性，满足堆芯寿期要求，一般采用可溶硼、弥散可燃毒物、分离式可燃毒物棒和控制棒等方式。
在动力堆堆芯中，为满足堆芯的机动性要求，一般采用控制棒进行寿期内燃耗反应性补偿以及升降功率控制。其中，控制棒与燃料棒混合布置在燃料组件内部中，有利于提高堆芯的反应性价值，但是会占据燃料栅元的位置。在沸水堆堆芯中，采用十字型控制棒，并将该十字型控制棒布置在四个组件组成的十字型间隙内，充分利用组件间的间隙空间，且可以挤掉部分组件间慢化剂，更有利于组件间功率分布的展平。
由于布置在组件内的控制棒和布置在组件间的控制棒各有其相应的优势和特点，因此如何在满足堆芯设计准则的前提下，充分利用两者的特点对两种布置方式的控制棒进行混用，提高堆芯性能是亟需解决的问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是现有的控制棒布置方式不能同时满足。因此，本发明提供一种堆芯燃料组件的控制棒布置方法及控制棒组件，以利用两种布置方式的特点，既可以有效增加堆内控制棒的布置数量，提高堆芯控制能力，又可以减弱堆芯燃料组件间水隙慢化可能带来的功率峰，提高堆内空间利用率，提高堆芯性能。
为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：
一种堆芯燃料组件的控制棒布置方法及控制棒组件，包括如下步骤：在堆芯燃料组件内和堆芯燃料组件间同时布置控制棒；其中，将布置在堆芯燃料组件内的控制棒作为组件内控制棒，将布置在堆芯燃料组件间的控制棒作为组件间控制棒；
所述组件内控制棒布置在以堆芯燃料组件内功率峰为圆心，半径为r的区域，r小于等于所述堆芯燃料组件的半径；
所述组件间控制棒布置在相邻的所述堆芯燃料组件之间的间隙内。
进一步地，所述堆芯燃料组件内的燃料棒以环形围绕所述组件内控制棒布置。
进一步地，所述组件间控制棒布置在三个相邻的堆芯燃料组件形成的间隙内。
进一步地，所述组件内控制棒的数量根据所述组件内控制棒的尺寸确定；所述组件内控制棒的尺寸越小，其对应的数量越多；所述组件内控制棒的尺寸越大，其对应的数量越少。
进一步地，所述组件内控制棒的个数可以设置为一个或两个或多个。
进一步地，所述组件间控制棒的数量根据所述组件间控制棒的尺寸确定；所述组件间控制棒的尺寸越小，其对应的数量越多；所述组件间控制棒的尺寸越大，其对应的数量越少。
进一步地，所述组件间控制棒的个数可以设置为一个或两个或多个。
进一步地，所述组件内控制棒的截面形状可以为圆形或矩形或三角形。
进一步地，所述组件间控制棒的截面形状可以为圆形或矩形或三角形。
一种根据上述一种堆芯燃料组件的控制棒布置方法及控制棒组件生成的控制棒组件，选用至少两个组件内控制棒生成一个控制棒组件；或者，
选用至少两个组件间控制棒生成一个控制棒组件；或者，
选用至少一个组件内控制棒和至少一个组件间控制棒生成一个控制棒组件。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、通过将组件内控制棒布置于堆芯燃料组件内功率峰周边位置，以展平组件的功率分布，提高控制棒的价值；将组件间控制棒布置于相邻的堆芯燃料组件的间隙内，以减弱堆芯燃料组件间水隙慢化可能带来的功率峰，同时能充分利用堆芯燃料组件间的空间，提高堆内空间利用率。
2、将组件内控制棒与组件间控制棒同时布置在堆内，可以有效增加堆内控制棒的布置数量，提高堆芯控制能力，同时充分发挥组件内控制棒与组件间控制棒的特点和优势，更有利于展平堆芯功率分布。
3、组件内控制棒和组件间控制棒可以采用不同尺寸和形状，以充分利用堆内空间并提高堆芯设计灵活性。
4、组件内控制棒与组件间控制棒跨区分组形成控制棒组件，可以降低堆芯功率峰因子，也可以保证在抽插控制棒的过程中尽可能不过分引起堆芯功率畸变，有利用设置合理的提棒程序，降低堆芯功率峰因子。
附图说明
图1是本发明一种堆芯燃料组件的控制棒布置方法及控制棒组件的一具体实施例的结构示意图。
图2是本发明一种堆芯燃料组件的控制棒布置方法及控制棒组件的一具体实施例的结构示意图。
附图标记：1、燃料棒；2、组件内控制棒；3、组件间控制棒。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，本实施例为在以堆芯燃料组件内的功率峰为圆心，半径为r的区域布置一个组件内控制棒2，其中，r小于等于所述堆芯燃料组件的半径；同时，在三个相邻的堆芯燃料组件形成的间隙内布置一个组件间控制棒3。其中，组件内控制棒2的截面形状为圆形，组件间控制棒3的截面为圆形。
通过在堆芯燃料组件内功率峰周边位置布置组件内控制棒2，以使组件内控制棒作为中子吸收材料布置在功率峰附近以展平组件的功率分布，同时提高控制棒的价值。然后在三个相邻的堆芯燃料组件形成的间隙内布置一个组件间控制棒3，以减弱堆芯燃料组件间水隙慢化可能带来的功率峰，同时能充分利用组件间的空间，提高堆内空间利用率。通过在堆内同时布置组件内控制棒2与组件间控制棒3，以有效增加堆内可布置的控制棒数目，提高堆芯控制能力，同时充分发挥两类控制棒的特点和优势，更有利于展平堆芯功率分布。
可以理解地，本实施例中的组件内控制棒的个数还可以根据组件内控制棒的尺寸确定，当组件内控制棒的尺寸越小，其对应的数量越多；当组件内控制棒的尺寸越大，其对应的数量越少。
同理，本实施例中的组件间控制棒的个数还可以根据组件间控制棒的尺寸确定，当组件间控制棒的尺寸越小，其对应的数量越多；当组件间控制棒的尺寸越大，其对应的数量越少。
另外，组件内控制棒的形状可以设置为圆形，也可以设置为矩形或三角形。
同理，组件间控制棒的形状可以设置为圆形，也可以设置为矩形或三角形。
本实施例将组件内控制棒和组件间控制棒设置为可以采用不同尺寸或形状的控制棒，以适应燃料组件结构和布置，充分利用堆内空间并提高堆芯设计灵活性。
通过上述措施，可以有效优化组件内和组件间功率分布，增加可布置的控制棒数目，有效控制堆芯的剩余反应性，满足冷态常压工况下停堆裕量和“卡棒”准则要求，同时可有效展平堆芯功率分布，提高堆芯设计的灵活性和运行安全性。
实施例2
如图2所示，本实施例为在以堆芯燃料组件内的功率峰为圆心，半径为r的区域布置一个组件内控制棒2，其中，r小于等于所述堆芯燃料组件的半径；同时，在任意两个相邻的堆芯燃料组件形成的间隙内布置一个组件间控制棒3。其中，组件内控制棒2的截面形状为圆形，组件间控制棒3的截面为圆形。
通过在堆芯燃料组件内功率峰周边位置布置组件内控制棒2，以使组件内控制棒作为中子吸收材料布置在功率峰附近以展平组件的功率分布，同时提高控制棒的价值。然后在两个相邻的堆芯燃料组件形成的间隙内布置一个组件间控制棒3，以减弱堆芯燃料组件间水隙慢化可能带来的功率峰，同时能充分利用组件间的空间，提高堆内空间利用率。通过在堆内同时布置组件内控制棒2与组件间控制棒3，以有效增加堆内可布置的控制棒数目，提高堆芯控制能力，同时充分发挥两类控制棒的特点和优势，更有利于展平堆芯功率分布。
可以理解地，本实施例中的组件内控制棒的个数还可以根据组件内控制棒的尺寸确定，当组件内控制棒的尺寸越小，其对应的数量越多；当组件内控制棒的尺寸越大，其对应的数量越少。
同理，本实施例中的组件间控制棒的个数还可以根据组件间控制棒的尺寸确定，当组件间控制棒的尺寸越小，其对应的数量越多；当组件间控制棒的尺寸越大，其对应的数量越少。
另外，组件内控制棒的形状可以设置为圆形，也可以设置为矩形或三角形。
同理，组件间控制棒的形状可以设置为圆形，也可以设置为矩形或三角形。
本实施例将组件内控制棒和组件间控制棒设置为可以采用不同尺寸或形状的控制棒，以适应燃料组件结构和布置，充分利用堆内空间并提高堆芯设计灵活性。
通过上述措施，可以有效优化组件内和组件间功率分布，增加可布置的控制棒数目，有效控制堆芯的剩余反应性，满足冷态常压工况下停堆裕量和“卡棒”准则要求，同时可有效展平堆芯功率分布，提高堆芯设计的灵活性和运行安全性。
实施例3
本实施例与实施例1和实施例2的区别在于，提供一种基于上述一种堆芯燃料组件的控制棒布置方法及控制棒组件生成的控制棒组件，具体为：
选用至少两个组件内控制棒生成一个控制棒组件；或者，
选用至少两个组件间控制棒生成一个控制棒组件；或者，
选用至少一个组件内控制棒和至少一个组件间控制棒生成一个控制棒组件。
通过将至少两个组件内控制棒，或者至少两个组件间控制棒，或者至少一个组件内和至少一个组件间的控制棒跨区进行分组，形成一个整体，即控制棒组件，以保证在抽插控制棒的过程中尽可能不过分引起堆芯功率畸变，有利用设置合理的提棒程序，降低堆芯功率峰因子。
具体地，以上所述具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种堆芯燃料组件的控制棒布置方法，其特征在于，包括如下步骤：在堆芯燃料组件内和堆芯燃料组件间同时布置控制棒；其中，将布置在堆芯燃料组件内的控制棒作为组件内控制棒，将布置在堆芯燃料组件间的控制棒作为组件间控制棒；
所述组件内控制棒布置在以堆芯燃料组件内功率峰为圆心，半径为r的区域，r小于等于所述堆芯燃料组件的半径；
所述组件间控制棒布置在相邻的所述堆芯燃料组件形成的间隙内。
2.根据权利要求1所述的一种堆芯燃料组件的控制棒布置方法，其特征在于，所述堆芯燃料组件内的燃料棒以环形围绕所述组件内控制棒布置。
3.根据权利要求1所述的一种堆芯燃料组件的控制棒布置方法，其特征在于，所述组件间控制棒布置在三个相邻的堆芯燃料组件形成的间隙内。
4.根据权利要求1所述的一种堆芯燃料组件的控制棒布置方法，其特征在于，所述组件内控制棒的数量根据所述组件内控制棒的尺寸确定；所述组件内控制棒的尺寸越小，其对应的数量越多；所述组件内控制棒的尺寸越大，其对应的数量越少。
5.根据权利要求3所述的一种堆芯燃料组件的控制棒布置方法，其特征在于，所述组件内控制棒的个数可以设置为一个或两个或多个。
6.根据权利要求1所述的一种堆芯燃料组件的控制棒布置方法，其特征在于，所述组件间控制棒的数量根据所述组件间控制棒的尺寸确定；所述组件间控制棒的尺寸越小，其对应的数量越多；所述组件间控制棒的尺寸越大，其对应的数量越少。
7.根据权利要求5所述的一种堆芯燃料组件的控制棒布置方法，其特征在于，所述组件间控制棒的个数可以设置为一个或两个或多个。
8.根据权利要求1所述的一种堆芯燃料组件的控制棒布置方法，其特征在于，所述组件内控制棒的截面形状可以为圆形或矩形或三角形。
9.根据权利要求1所述的一种堆芯燃料组件的控制棒布置方法，其特征在于，所述组件间控制棒的截面形状可以为圆形或矩形或三角形。
10.一种基于权利要求1-9任一项所述的一种堆芯燃料组件的控制棒布置方法生成的控制棒组件，其特征在于，选用至少两个组件内控制棒生成一个控制棒组件；或者，
选用至少两个组件间控制棒生成一个控制棒组件；或者，
选用至少一个组件内控制棒和至少一个组件间控制棒生成一个控制棒组件。
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