CN114002731A - 用于快中子反应堆的中子引出装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开了一种用于快中子反应堆的中子引出装置，包括：本体，所述本体设于所述快中子反应堆冷却剂中，用于排开所述冷却剂；其中，所述本体内设有空腔，所述中子通过所述空腔引出所述快中子反应堆；屏蔽层，所述屏蔽层设于所述本体外，用于防止所述中子泄露。这种中子引出装置有助于将反应堆内的中子引出位于反应堆主容器外的探测器处，从而实现在线监测。

Description

用于快中子反应堆的中子引出装置

技术领域

本发明的实施例涉及反应堆技术领域，具体涉及一种用于快中子反应堆的中子引出装置。

背景技术

核测量系统是核电厂控制保护系统的重要组成部分，用来测量反应堆的功率及其变化，功率分布、功率变化率等。

目前的测量系统布置方案，可以把探测器布置在反应堆主容器内，也可以把探测器布置在反应堆主容器外，即堆外测量。

在堆外测量时，由于现有的快中子反应堆多为池式堆芯，主容器较大，探测器置于主容器外，距离堆芯较远。并且，现有的快中子反应堆采用液态金属钠作为冷却剂，钠对于中子的屏蔽作用，会降低探测器位置中子注量率的水平。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的用于快中子反应堆的中子引出装置。

本发明提供了一种用于快中子反应堆的中子引出装置，包括：本体，所述本体设于所述快中子反应堆冷却剂中，用于排开所述冷却剂；其中，所述本体内设有空腔，所述中子通过所述空腔引出所述快中子反应堆；屏蔽层，所述屏蔽层设于所述本体外，用于防止所述中子泄露。

附图说明

通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。

图1是根据本发明一个实施例的中子引出装置的屏蔽层的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的中子引出装置本体的示意性正视图；

图3是图2所示的中子引出装置本体的示意性左视图；

图4是根据本发明一个实施例的中子引出装置的通气件的示意图；

图5是根据本发明一个实施例的中子引出装置安装至反应堆内的示意图；

图6是根据本发明一个实施例的中子探测装置的示意图。

应该注意的是，附图并未按比例绘制，并且出于说明目的，在整个附图中类似结构或功能的元素通常用类似的附图标记来表示。还应该注意的是，附图只是为了便于描述优选实施例，而不是本发明本身。附图没有示出所描述的实施例的每个方面，并且不限制本发明的范围。

图中，10为外层容器，11为固定件，20为屏蔽层，30为内层容器，40为连接件，50为通气件，60为密封件，70为堆内支承，80为堆芯，90为探测器容纳部，91为探测器。

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，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本发明的实施例提供了一种用于快中子反应堆的中子引出装置，其包括本体，本体设于快中子反应堆冷却剂中，用于排开冷却剂；其中，本体内设有空腔，中子通过空腔引出快中子反应堆。

目前的快中子反应堆以液态金属钠作为冷却剂，该中子引出装置置于液态金属钠中，将其所在位置的液态金属钠排开，从而使得中子通过该中子引出装置的空腔引出反应堆主容器外。

该中子引出装置还包括屏蔽层20，屏蔽层20设于本体外，用于防止中子泄露。图1是根据本发明一个实施例的中子引出装置的屏蔽层20的示意图，参见图1，屏蔽层20可以设于中子引出装置本体的上、下两侧。可选地，屏蔽层20可以是钢板。

图2是根据本发明一个实施例的中子引出装置本体的示意性正视图，图3是图2所示的中子引出装置本体的示意性左视图，参见图2和图3，本体包括外层容器10和内层容器30，外层容器10套设于所述内层容器30，也就是说，该中子引出装置本体为双层结构，使该中子引出装置具有高度可靠性。

本体还包括连接件40，连接件40的两端分别连接于外层容器10和内层容器30，用于使内层容器30固定于外层容器10。在一些实施例中，连接件40可以是连接板，内层容器30可以通过连接板焊接到外层容器10上。

该中子引出装置还包括固定件11，固定件11设于外层容器10，用于将该中子引出装置固定至反应堆内支承上。可选地，固定件11可以倾斜设置，用于适应堆内支承的空间。在本发明的实施例中，固定件11可以是鞍式支座，鞍式支座是指塑板与卧式容器局部贴合并呈马鞍形的支承结构。可选地，在支座截面或其附近可以设置环形加强圈，用于增加周向刚性及强度。在本发明的实施例中，可以采用两个鞍式支座，将中子引出装置固定至堆内支承上。可以保证鞍式支座受力均匀。在其它实施例中，当中子引出装置过长，超过两个鞍式支座允许的支承范围时，可以增加鞍式支座的数目，选用三个、四个或者其他数目的鞍式支座。在一些实施例中，两个鞍式支座，一个可以是固定鞍座，另一个可以是活动鞍座，活动鞍座用于在容器因温差膨胀或收缩时，滑动调节两个鞍式支座之间的距离，从而使得容器不受附加应力作用。设备受热时会伸长，为了防止在设备内产生热应力，将固定鞍座和活动鞍座配合使用，给设备受热伸长提供伸长空间。可选地，在活动鞍座地板下可以安装基础垫板，基础垫板平整光滑，使得设备在温度变化时能够自由伸缩。在另一些实施例中，两个鞍式支座都可以是固定鞍座。鞍式支座可以通过螺栓固定至堆内支承的密封隔板上。在地震载荷下，该中子引出装置的紧固螺栓能可靠承载，使该中子引出装置可靠固定于反应堆内。

空腔内设有氩气，在中子引出装置制造过程中，氩气可以作为保护气体。例如，在通过连接件40将内层容器30焊接至外层容器10的过程中，氩气可以作为保护气体，避免焊接缺陷，从而确保焊接的质量。

该中子引出装置还包括通气件50，图4是根据本发明一个实施例的中子引出装置的通气件50的示意图，参见图4，通气件50连通于本体，用于置换空腔内的氩气。在一些实施例中，通气件50可以连通于内层容器30。在其它实施例中，可以设有两个通气件50，其中一个通气件50连通于内层容器30，另一个通气件50连通于外层容器10，用于置换内层容器30和外层容器10之间形成的空间内的氩气。在另一些实施例中，通气件50也可以连通于内层容器30，并在该通气件50位于内层容器30和外层容器10之间的部分设有一开口，用于置换内层容器30和外层容器10之间形成的空间内的氩气。

参见图2，本体的两端设有密封件60，用于使该中子引出装置本体内的空腔密封，防止反应堆内的冷却剂进入该装置，对通过该装置的中子造成屏蔽，影响中子引出效果。密封件60可以是封头，封头是用以封闭容器端部使其内外介质隔离的元件。在本发明的实施例中，封头可以是凸形封头，即外表面形状为凸面的封头，可选地，密封件60可以是椭圆封头。在其它实施例中，封头也可以是凸面向内的组合型底封头。密封件60可以焊接于本体的两端。在本发明的实施例中，外层容器10的两端设有密封件60，内层容器30的两端设有密封件60，两个密封件60的形状可以不完全相同，两个密封件60的中部可以相互接触，使得两个密封件60之间有相互重合没有缝隙的部分。在其它实施例中，两个密封件60可以为形状完全相同的封头，使得两个密封件60之间存在缝隙。

图5是根据本发明一个实施例的中子引出装置安装至反应堆内的示意图，参见图5，本体可以设置为两个，其中一个本体设置于另一个本体上方，用于排开快中子反应堆内的冷却剂，两个本体之间内部的空腔形成中子引出通道，使得中子引出至快中子反应堆外。两个中子引出装置本体的直径一致，由于该中子引出装置设于反应堆内的提升机通道侧，提升机通道侧存在空间用于引出中子,提升机用于装卸料，与换料机、转运机配合使用，提升机接收转运机送来的新组件，换料机将提升机吊桶里的新组件放入堆芯，并将乏组件放入提升机吊桶，转运机再将提升机吊桶中的乏组件取出，放入新组件，循环操作。提升机设于堆内支承上板处，为了适应堆内支承上板提升机通道侧的空间，位于上部的中子引出装置本体的长度短于位于下部的中子引出装置本体。

本发明的实施例提供的中子引出装置在中国示范快堆内进行了应用。确定该中子引出装置设置的位置，并根据该位置所处的空间大小以及排开冷却剂的需求，确定该中子引出装置本体的直径和长度。在反应堆正常运行时，该中子引出装置不承压。在反应堆置换、气体加热、充钠、满功率运行、瞬态工况下，分别对该中子引出装置进行了强度校核和稳定性校核，该中子引出装置在反应堆不同的运行工况下都可以保持结构完整性。

本发明的实施例提供了一种快中子反应堆，包括：堆内支承70和该中子引出装置，中子引出装置固定于堆内支承70。

堆内支承70包括隔板，中子引出装置固定于隔板。

该快中子反应堆还包括堆芯80，堆芯80与中子引出装置设于同一高度。

该快中子反应堆还包括提升机，中子引出装置设于提升机通道侧。

本发明的实施例提供了一种用于快中子反应堆的中子探测装置，图6是根据本发明一个实施例的中子探测装置的示意图，参见图6，该中子探测装置包括探测器容纳部90和中子引出装置，探测器容纳部90至少包括一个探测器91，探测器91与中子引出装置设置于同一高度，用于使从中子引出装置中引出的中子进入探测器处，使得探测器对中子进行探测。可选地，探测器91可以是源量程探测器，可以是中间量程探测器，也可以是功率量程探测器。在一些实施例中，探测器容纳部90可以包括源量程探测器、中间量程探测器和功率量程探测器，三个量程之间的测量范围相互重叠，从反应堆启动到满功率运行，可以覆盖测量范围没有盲区。

探测器91还包括探测通道，探测通道与中子引出装置设置于同一高度。即，探测通道与中子引出装置本体形成的中子引出通道设置于同一高度。探测通道与中子引出通道可以连通，也可以不连通。

本发明的实施例提供了一种用于快中子反应堆的中子探测方法，包括：将中子探测器置于快中子反应堆主容器外，使得中子探测器与中子引出装置设置于同一高度；快中子反应堆内的中子通过中子引出装置引出快中子反应堆主容器外，到达所中子探测器处；对所述中子进行探测。此种中子探测方法将探测器放置于反应堆主容器外进行堆外测量，探测器放置于反应堆主容器外，工作环境适中，便于调试维护，成本低，并且中子引出通道解决了探测器距离堆芯远使中子信号不易到达探测器处的问题，堆外测量可以对中子进行连续监测，所测得的中子注量率信号可以用于核电厂的控制和保护。

对于本发明的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种用于快中子反应堆的中子引出装置，其特征在于，包括：

本体，所述本体设于所述快中子反应堆冷却剂中，用于排开所述冷却剂；

其中，所述本体内设有空腔，所述中子通过所述空腔引出所述快中子反应堆；

屏蔽层(20)，所述屏蔽层(20)设于所述本体外，用于防止所述中子泄露。

2.根据权利要求1所述的中子引出装置，其特征在于，所述本体包括外层容器(10)和内层容器(30)，所述外层容器(10)套设于所述内层容器(30)。

3.根据权利要求2所述的中子引出装置，其特征在于，所述本体还包括连接件(40)，所述连接件(40)的两端分别连接于所述外层容器(10)和所述内层容器(30)。

4.根据权利要求2所述的中子引出装置，其特征在于，还包括固定件(11)，所述固定件(11)设于所述外层容器(10)。

5.根据权利要求1所述的中子引出装置，其特征在于，所述空腔内设有氩气。

6.根据权利要求5所述的中子引出装置，其特征在于，还包括通气件(50)，所述通气件(50)连通于所述本体，用于置换所述空腔内的氩气。

7.根据权利要求1所述的中子引出装置，其特征在于，所述本体的两端设有密封件(60)。

8.根据权利要求1所述的中子引出装置，其特征在于，所述本体设置为两个，其中一个所述本体设置于另一个所述本体上方，用于排开所述快中子反应堆内的冷却剂，形成中子引出通道，使得中子引出至快中子反应堆外。

9.根据权利要求8所述的中子引出装置，其特征在于，设于上方的所述本体的长度短于另一个所述本体的长度。

10.一种快中子反应堆，其特征在于，包括：

堆内支承(70)；

权利要求1-9任一项所述的中子引出装置，所述中子引出装置固定于所述堆内支承(70)。

11.根据权利要求10所述的快中子反应堆，其特征在于，所述堆内支承(70)包括隔板，所述中子引出装置固定于所述隔板。

12.根据权利要求10所述的快中子反应堆，其特征在于，还包括堆芯(80)，所述堆芯(80)与所述中子引出装置设于同一高度。

13.根据权利要求10所述的快中子反应堆，其特征在于，还包括提升机，所述中子引出装置设于所述提升机通道侧。

14.一种用于快中子反应堆的中子探测装置，其特征在于，包括：

探测器容纳部(90)，所述探测器容纳部(90)至少包括一个探测器(91)；

权利要求1-9任一项所述的中子引出装置，所述探测器(91)与所述中子引出装置设置于同一高度。

15.根据权利要求14所述的中子探测装置，其特征在于，所述探测器(91)还包括探测通道，所述探测通道与所述中子引出装置设置于同一高度。

16.一种用于快中子反应堆的中子探测方法，其特征在于，包括：

将中子探测器置于所述快中子反应堆主容器外，使得所述中子探测器与中子引出装置设置于同一高度；

所述快中子反应堆内的中子通过所述中子引出装置引出所述快中子反应堆主容器外，到达所中子探测器处；

对所述中子进行探测。

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