TW202515B - - Google Patents

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經浒部屮央榀準工消贽合作社印^ ς〇2ο!δ Λ 6_;_η_6__ _ 五、發明説明（1 ) 本發明是有闞於核料的貯存及装理.，.特別是醑於核料貯 存本體之改良型通量捕集器中子吸收器，例如核料装邇桶 、或是核料貯存設備之核料貯存池。 在核能動力廠中，對於未使用及使用過之核料姐件*核 料貯存設備可Μ攞供現場貯存。核料貯存設備包括一«核 料池，該池為綱筋水泥结構，内加一層不__襯螯•池内 注滿攙碥砂之反應器補充水，Μ充份浸泡放置在池内的核 料貯存桶，埴些貯存桶是設計用來容納數量眾多的核料姐 件，例如850個*其睛面為方型•並採分隔並列排列· Μ 使得池内的核料姐件维持在次臨界的狀況下。 顧碳化合均類的中子吸收器，是Μ平板的形狀装置於窄 套裡面，埴些分霱套垂直延伸附著於核料貯存桶的外部· 各貯存桶之間注滿補充水，Μ維持核料在次臨界的狀況下 。考*將核科所放射出的快中子減速，才能更有效率地用 中子吸收器來把快中子吸收。 逭些_碳化合物平板Κ及攙®砂的補充水，在核料貯存 池中形成了 一届通量捕集器中子吸收器。補充水的作用是 為四周的_碳化合物平板提供一倨快中子減速區域，該平 板本身即是一届热中子吸收器。快中子進入平板間之補充 水後•補充水中的氫原子將快中子減速，再由热中子吸收 器吸收。 大多數的通量捕集器中子吸收器配置在核料貯存桶之間 •以保存埴些核料姐件在安全次臨界狀況下。在核能動力 廠裡*核枓貯存池的空間有限•愈用愈多的核料·使其在 (請先閲請背而之注意事項#碭寫本頁) 本紙張尺度逍用中國Η家捻毕（CNS)T4規格（2丨0X297公及） 81. 6. 10,〇〇〇張（H) 經濟部屮央榀準>t.Jn工消伢合作社印驭 Λ 6 _Π_6_ 五、發明説明（2) 貯存空間上達到鉋和，所Μ在設計上必.須壜大貯存核料的 容積•相對的，鑲小核料池核料貯存室的结構艚稹•是現 在很重要的要求·即使是0.1英时的尺寸改變•對設計者 來說都是重要的考*因素*符合次睡界的要求、壜大貯存 的容積、Κ及縮小材料的需求。 因此•迫切需要改良通量捕集器中子吸收器的設計· Κ 增加可用的核料貯存空間。 本發明提供一個滿足上述霈求的改良型通量捕集器中子 吸收器•本發明在核料貯存池*核料装邏桶等的核料貯存 本體内•以金屬氫化合物來取代部份的快中子減速用的補 充水。因為_量捕集器中子吸收器的設計效率決定在快中 子的減速，而捕集區内氬原子或其他低質量元素*是讓快 中子減速的要素*所Μ氫的濃度愈高，設計躭愈有效率。 ' 某些金屬氫化合物比水有較高的氫濃度，因此可以增加通 量捕集器中子吸收器的效率，逋些氫化合物同樣也能夠應 用在核料貯存上。 再者•使用金鼷氫化合物•將可Μ消除因水溫變化而產 生的氫原子瀟度不一的情形，因為水溫一升高，氫原子的 容積密度躭會減少，進而降低了吸收器的效率*在某些設 計的考量下，埴β影響是很*要的。 本發明集中在多數的通置捕集器中子吸收器*而非核料 貯存本體。核料貯存本體包括一池的快中子減速補充水* 以及許多《在水中的核料貯存桶·逭些貯存桶是Η分隔並 列方式排列在池内，毎一涠貯存桶由許多相互連接的側壁 (請先閲讀背而之注意事項再项寫本頁) 5 -___ 本紙張尺度AW中a國家捣孕(CNS)T4規岱（210x2町公没） 81. 6. 10,000張（H) L0251& Λ 6 _______Β6_ 五、發明説明（5) 所構成，作為存放核料姐件之用，並且在各個貯存檷之間 装置許多通最捕集器中子吸收器。 本發明其中一型，每一届通最捕集器中子吸收器包括： ⑶分離構件•垂直延伸附著於貯存桶之每一面鄰接側鑒的 外部，相互分隔形成個別的分離套；<b>二塊熱中子吸收材 料的廷伸平板•填装在每一儸分離套裡面，埴些热中子吸 收器材料平板也是相互分隔，並且在其間形成一個快中子 減速S域；《3 —》金鼷氫化合物厚板，装置在快中子減速 區域，也K是各價热中子吸收器材料平板及各個分離套之 間•，和<d)—個金鼷简，内装金鼷氫化合物厚板，並且至少 與一面核科碎存桶之鄰接《壁相連接。 本發明另外一型•每一僩通量捕集器中子吸收器包括： 至少一塊熱中子吸收器材料之延伸平板*配置在兩相鄰 貯存桶之間*並與其中一面聍存桶的供壁達接，該平板與 另一個貯存桶之間形成一僩快中子減速區域；（b)—》金騙 氫化合物厚板•装置在热中子吸收器材料平板輿另一僩貯 存桶之閜所形成的快中子減速區域内；（〇—個金鼷简•内 装热中子吸收器材科平板及金_氫化合物厚板，該金鼷筒 至少與一面貯存桶的鄰接側璧連接。在某一型式中，垂直 延伸附蕃於一面貯存桶的鄹接側蟹上的分離構件，會沿蕃 側壁形成一届分艫套•而第二塊热中子吸收器材料平板躭 装置在逋届分離套内。 本發明之兩種型式中•熱中子吸收器平板的材質以_碳 化合物較佳，而金画氫化合物厚板則以肽《化合物較佳， (請先閲讀背而之注意事項典填寫本頁) - 6 " 本紙張尺度边用中國Η家榀準(CNS)«P4規怙（210x297公；¢) 81. 6. 10,000張_(们 L02515 經濟部屮央標毕XJG;:工消t合作杜印3i Λ 6 ___Π6_ 五、發明説明（4) 後者的材霣也可採用釓一钛氫化合物.，.或是稀土類氳化合 物。 下列有闞的詳细說明*可參考附匾： 1是先前技術之核料姐件供視匾•該姐件内装使用遇 的核料•再貯存到核料貯存池裡*為了浦楚起見* 中部 份構件作成斷面·、並嫌短核料组件的深度。 画2是先前技術之核料貯存池上視圓，該貯存池裡面置 放許多直立式的貯存桶，桶内装滿核料姐件•並且在各個 貯存桶之間*装置先前技術之通量捕集器中子吸收器。 3是圈2中驻記3--3之截面圏，亦即先前技術之核 料貯存池雄向醑面圖。 圈4是圈3中註記4--4之截面圈，亦即先前技術之兩 相鄰貯存_部份放大横釅面·•中禰示兩貯存桶間先前 技術之通量捕集器中子吸收器位置。 5是貯存桶側璧及先前技術之通量捕集器中子吸收器 的部份放大謹。 鼷6是近似於_4之横斷面圏，但画中禰示本發明中的 一種通量捕集器中子吸收器。 7是近似於·6之横_面_•但圔中禰示本發明中的 另一種通量捕集器中子吸收器。 8是近似於·7之横釅面，但中檷示本發明中的 第三種通蠹捕第器中子吸收器。 圏9是近似於_8之横斷面· >但騙中檷示本發明中的 第四檷通置捕集器中子吸收器。 (請先閲請背而之注意事項再填寫本頁) 裝. 線< 7 本紙5良尺度边用中明困家樣毕（CNS) 規怙（2]0x297公龙） 81.6.〗〇,〇〇〇張（1〇 L02515 Λ 6 _____Ιί6___ 五、發明説明（5) 參考附鼷1之先前技術核料姐件,該姐件應用在*水 式核子反應器•鼷中將該姐件禰記符號，它包含一饀底 端構架或下«口 I2 * Μ及許多的縱向延伸導引套管u .其 中下«口 12支撐該姐件ίο架在反懕器（沒有函示）核心匾 域的低心板（沒有鼸示）上，而導苷μ的位置是從下嘴口 I2向上延伸，該姐件10尚包含許多的横向骨架is、一轚列 的核料细長桿18 * —根位於姐件10中心位置的儀錶管20、 Μ及一僩頂蟠構架或上«口 22，其中横向贵架1S是延著導 管袖的方向分隔排列*核料细長桿I8則延著横向分隔並列 ，並由横向骨架所支》•上_ 口 22為可拆除式·其按装 在導管W的項纗，形成一個完整的姐件•可方便地處理， 而不會破壊姐件中的零件。 如上所述•姐件中轚列彼此分隔的核料佃長桿18 *是 由横向《架16所支撐•每一根核料细長桿18内装核料球》 24，桿之相對兩纗由上·下塞頭26、28所密封•通常在上 塞頭26及核料球體24之間•装置一儸充室彈簧3G，Μ求緊 密地填装核料球《24 ·核料球體是由分裂性的材料所構成 •可產生核子反應器所需的反應能量，而水或攙®水之類 的冷卻液，纆由泵浦打到核料姐件的中心· Μ移除工作時 所產生的热量。 參考_2及_3，對存放在核能動力廠中尚未使用的核 料•在加入反《器以前，通常是貯存在琨《核料貯存設備 之貯存池32内•或者，對巳使用的核料姐件•當其核料球 體的反應能力巳不敷使用時*也可從反應爐心取出*再放 裝· 線· 本紙尺度边用中aa家榣準（CNS)TM規彷（210X297公没） 81. 6. 10,000張'（H) (〇251ι> 經濟部屮央榀準私工消扑合作社印¾ 五、發明説明（6 ) 入核料貯存池32。 再參考鼷2及圏3，核料貯存池32本身是一届網筋水泥 结構體34 *内部為開頂式横穴：34A *播穴34A内舖一曆不 绣網襯墊36，此加襯墊的棋穴34A充滿可將快中子減速的 水*謇如攙钃砂的反應器補充水38。襯垫36是由許多垂直 側邊36A及一僩水平底邊36B所構成，逋些邊相互連接成 一個箱形的结構。 直立式的核料貯存桶40置放在底板42上·而底板42是由 «墊3S之水平底瑾36B上的支架所支持。開頂的核料貯存 桶4Q具有矩形斷面，它是由許多的側壁40A $密地連接而 成，另有一暉底》40 B緊密地連接到側壁40 A的底缘。矩 形撐臀44連接襯墊36和貯存桶40上部的周鼷，Μ使貯存桶 4〇能在貯存池補充水38下作分隔並列排列，埴些直立排列 的貯存桶40是設計用來容納核料组件10 (麵1 )，Μ使其維 持在次Bt界的吠況下。 再參考画2及·3，Μ及較詳细的·4及·5，圓中貯 存池内各貯存桶40之間•分別装置先前技術之通曇捕集器 中子吸收器•毎儸通量捕集器中子吸收器包括一對中子吸 收器延伸平板48，譬如钃碳化合物· Μ及一容積38Β的攙 «砂的補充水38，每一届中子吸收器平板48均裝在窄套50 裡面*窄套SOL的位置是介於貯存桶仙脚壁40Α的外部，和 外部延伸被覆52之間。此被覆52沿著貯存桶仙的«壁40A 垂直延伸，並且附著於側壁40 A的邊嫌，其形狀Μ金屬薄 板較佳•譬如不誘鋼•相囘的材質也可作為貯存桶40的側 - 9 本紙張尺度遑用中國《家標华(CNS) 1M規怙（210X297公*) 81. 6.〗〇,〇〇〇張(H) (請先閲請背而之注意事項再项寫本頁) 經濟部屮央柃準而W工消"合作社印則4 L〇25ib Λ 6 ___Π6_ 五、發明説明（7 ) 壁40A及底牖40B ，在兩相鄰貯存桶.40.外部延伸被覆52間 ，注滿一容積38 B的補充水。 逭些先前技術之通量捕集器中子吸收器，作用维持核料 在次睡界狀況下。注滿整儸貯存池32的攙騸砂補充水38 · 其容積38B位置介於相鄰貯存桶40之間，‘此間所形成的快 中子滅速區域内*核料持續放射出快中子·因此必須將逭 些快中子減速，Μ求有效地被中子吸收器材料平板48吸收 。快中子進入減速區域内之容積38Β補充水*也就是在热 中子吸收器碥碳化合物平板48之間的位置，補充水38中的 氫原子將快中子減速*使得這些快中子能夠被熱中子吸收 器吸收。 現在#考圈6_9，示本發明兩種基本型式之改良型 通量捕集器中子吸收器。每一個裝置在核料貯存池32内相 鄰貯存捅仙間的通量捕集器中子吸收器•其最主要的不同 黏•是利用一俚金屬氫化合物*來取代部份先前技術之通 量捕集器装置访中的補充水38。 參考覼6及圓8 ·圈示一種基本型式之改良型通量捕集 器中子吸收器，檷記符號54 *該改良型通量捕集器中子吸 收器54包括填裝在分離套50内的中子吸收器平板48 ·其位 置在被覆52和貯存桶«壁40Α之間，结構大致上和·4之 先前技術通量捕集器装置β相同。中子吸收器平板48的材 質和先前相同· Κ碥碳化合物較佳。 但是*該改良型通量捕集器4S使用一個中空的金鼷简5S •來取代原先的補充水38Β ，此一矩形斷面的金_苘56· (請先閱讀背而之注意事項典場寫本頁) _ 10 -_ 本紙5k尺度边用中國Η家榀毕（CNS)lMmiM2〗〇x2i)V公龙） 81. 6. 10,000張(H) 02515 A 6 [\ 6 五、發明説明（8) 是由相爵兩側》56A ，及相對兩邊猜.56B所組成*其中一 面《»56Α具有一對侧瑾装置凸緣58，從該側牆56A兩稜 邊向外延伸出去，而附著於其中一個貯存桶仙被覆52的兩 俚垂直梭邊52Α 。金鼷简部的上，下兩面是封閉的，其整 届體稹佔滿相鄰貯存桶間的空間•而取代了原先容稹 38Β的補充水。 金鼸筒56内装一塊金廳氳化合物厚板60，其功能比快中 子減速Ε域内的補充水來得有效，此金臞氳化合物厚板60 輿金鼸简56的兩側》5βΑ 、甬邊牆56Β相連接。諝注意_ 8及鼷6兩型中不同的地方，是金臛爾56僅邮接四面貯存 桶40側壁40/V中的兩面而己•其餘兩面侧壁40Α則沒有鄰 接金颺简％ ·在·6中，其餘兩面貯存桶4Q侧壁40 Α有鄰 接届別的金鼷爾5S，而在圈8中，其餘兩面貯存桶仙側壁 40A則與金HR简5S隔開。 6及鼷8兩種基本型式中•主要的差異是在於所置換 的補充水38的水量。在_6中，金画简56的兩面铒牆56 A 均毗鄰相邮的貯存桶40 ·所K整個通量捕集器中子吸收器 5*内無須填充補充水38 ;相對地，在圔8中，金鼷简明的 兩面側猜56A與相鄰的貯存桶4〇之間，有一定的間隙S1， 部 5 分 3 内桶互桶 54·存相存 器貯是貯 收邮也與 吸相62A 子個件56 中一構糖 器與隔側 集 A 間茼 捕56些颶 量牆這金 通側，隔 入5G62間 注简件以 3Θ«構， 水金隔長 充面間伸 補一些向 的中一軸 份其置著 部在装延 有且，並 此並間 ， 因，之隔 。 本紙尺度边用中BB家榀毕（CNS)TM規怙（210x297公祛） 81. 6. 10,000張（H) (請先閲請背而之注意事項-?}填寫本頁) 裝· 線- M濟部十央標準而ΠΧ消作合作杜印!u L02515 Λ 6 ____η_6_ 五、發明説明（9 ) 參考圏7及_9，示另一型之改.良，型通量捕集器中子 吸收器*標記符號S4。與圈6及圈8的型式相比較，讓7 及醒9的型式從兩相鄰貯存桶40之一面側壁40A上的分齄 套*到金鼸苘68内部•至少再增加一塊中子吸收器平板66 ，該平板防装在金靨筒SB裡面，並且與筒内的金颺氪化合 物厚板7〇並列。在·7中，分雕套50内仍然填装一嫌中子 吸收器平板48，該套的位置是在一面貯存桶側壁40 Α與被 覆52之.間，其结構大致上和圓4中的先前技術通量捕集器 中子吸收器4G相同•也和_6中的改良型通最捕集器裝置 類似。此中子吸收器平板防、48的材質和先前一樣， 碳化合物較隹。在_9的金靨茼68内，兩塊熱中子吸收器 材料平板66按装在金屬氫化合物厚板70的兩«，該平板S6 與厚板並列装置，並且連接金鼷茼S8的俩猜68A與邊牆 68B 〇 再者•圈7中的金鼷荷68侧牆68A •分別輿兩相鄹貯存 桶《連接•中間沒有間陳存在，因此在金觴简S8與兩相邨 貯存桶間，無須填充快中子減速液；相對地，圔9金鼸荷 S8的兩面側猜68A與相邮的貯存桶40之間，有一定的間隙 •因此有部份的快中子減速液注入逋些間隙72，並且在其 間装置一些間隔構件74 ·逋些間隔構件74延著袖向伸長， Μ分隔金廳简两猜與貯存桶。圈7型式所置換的補充水水 嫌比圖9型式的來得多。 金鼷氳化合物it板SO、70的材霣以钛氫化合物較佳，其 氫濃度比水來得大，例如在相同的雅攢下·肽氫化合物中 (請先閲讀背而之注意事項再艰寫本頁) 裝- 訂 線· - 12 - 各紙5fc尺度边用中01國家規怙（210X297公让） 81. 6. 10,000張（H) ^02515 Λ 6 Η 6 五、發明説明（1Q) 的氫濃度比水中的氫濃度高約百分之.五.十（9.4 x 1022原 子數/公播比6.7 X 1022原子數/公撮），因此，較小體 積的钛氫化合物所提供的中子減速能力，躭能夠輿較大體 稹的補充水所提供的相同•逭使得通量捕集器中子吸收器 整體的尺寸路小，典型的貯存池設計所依據的中子數計算 ，證明利用金靨氳化合物，譬如钛氣化合物（TiH2>*可从 縮小每一個貯存室结構尺寸大約0.4英时·這是在空間上 一個重要的節省。 再者，呔氲化合物是一種穩定非腐蝕材料，除非溫度到 達攝氏三百度•否則化合物内的氫原子不會流失，並且材 料本身具有良好的強度及延展性，合乎製造過程的要求。 也可應用其他的金屬氫化合物，例如利用一種金鼷*這種 金牖在吸收中子後，可以增加改良型通量捕集器中子吸收 器的效率•此類材料有釓-钛《化合物，或稀土類氫化合 物。 請明两•本發明的原理同樣可以應用到使用β的核科装 邇桶，埴是一種小型可搬運的貯存池。 (請先閲讀背而之注意事項再蜞寫本頁) 裝· 訂· 線· 經濟部屮央橒準·AM工消价卜作杜印31 本紙51尺度边用中國明家樣準（CNS)fM規怙（210x297公及） 81. 6. 10.000張（H)

Claims (1)

1. A B c D 。沒托辱/“义”號尊利靠 _ -一 六、申請專利範® —種通量捕集器中子吸收器装置（54)，其設於一核料貯 存本體（32)内，該本體（32)，包括一池的快中子減速液 (38)和許多浸在該液體（38)中的直立式貯存桶（40) ’這 些貯存桶（40)相互分隔並列，每一 貯存桶（40>是由許 多相互連接的脚壁（40A)所姐成，Μ存枚一只核料姐件 (10)，該通量挿集器中子吸收器装置（54)設於介於成對 之貯存桶（40)間之貯存本體（32)内，其特激為： ⑻ 分離構件（52)，垂直延伸附著於兩相郯貯存桶 (40)之每一面鄰接側壁（40Α)的外部，以形成個別 的分離套（50)，這些分離套沿著鄰接側壁伸長’並 且相互分隔； (b) 一塊熱中子吸收器材料的延伸平板（48)，填裝在每 一個分離套（50)内，該熱中子吸收器材料平板 (48)同樣也是相互分隔，並且在其間形成一画快中 子減速區域； (〇 一塊金屬氫化合物厚板（60)，裝置在快中子減速區 域，也就是各個热中子吸收器材料平板（48)’及各 涸郯接側壁（40A)上的分離套形成構件（52)之間的 位置； id) —個金羼筒（56)，内装該金屬氫化合物厚板（60) ’ 該金靨筒（56)至少連接一面相鄰貯存桶（40)的鄰接 側壁 （4 0 A )。 ......................................................St..............................ίτ.............................. (請先閲讀背面之注意事峭再填穽本頁) 經濟部中央搮準局印製 置覆 装被 器伸 收延 吸部 子外 中個 之一 項是 \—/ 1 2 第(5 圍件 範構 利成 專形 請套 申離 據分 根的 2 中直 其垂 f4(210X 297 公濩） ^02515 A7 B7 C7 D7 六、申請專利範園 a 4 α 6. a 绥 濟 部 中 央 標 準 印 裝 a 延伸而附著於每一面那接測壁（4 0 A >的邊緣。 申S肖專利範圍第2項之中子吸收器装置（54)，該外 部延伸被覆（52)是一塊金牖板= 申請專利範圍第1項之中子吸收器装置（54>，其中 的金屬筒（56)是一具有矩形斷面的中空金靨容器，該 &屬筒（5 6 )是由兩脚牆（:5 6 A)及兩邊牆（5 3 A)所姐成， W些延伸的牆板彼此緊密地連接在一起。 請專利輅圍第4項之中子吸收器装置（54)，該金 ®Μ(56)之—面側牆（56Α)尚装有一對側邊裝置凸緣 (58)’位置從該側猜（56Α)之兩垂直稜邊向外延伸出去 ’而附著於各被覆（52)上的兩個垂直稜邊（52Α)。 請專利範圍第4項之中子吸收器装置（54)，該金 eif(56)内装—塊金饜氫化合物厚板（6〇)，此一金屬氫 化合物厚板（6〇)與金靥简（56)之兩側牆（56A)、兩邊牆 (5 6 B )相連接。 根據申請專利範圍第4項之中子吸收器装置（54)，該金 屬筒（56)之兩側牆（56A)連接相鄰的貯存桶（4〇)，因此 在該金羼茼（56)與兩相鄰貯存桶（4〇)間沒有間隙產生， 而不箱要快中子減速液（38)。 根據申請專利範園第4項之中子吸收器裝置（54)，該金 靥筒（56)之兩側牆（56A)與相鄰貯存桶（40)分開，因而 產生一個間隙（61)，所Μ在該金羼筒（56)之兩面側猜 (56Α)與相鄰貯存桶（40)間，填充快中子減速液（38)。 根據申請專利範園第4項之中子吸收器裝置（54)，尚包 f 4(210X297 公廣) (請先閑讀背面之注意事項再蜞穹本頁) B7 C7 _ D7 _ 六、申請專利範ffl 括： 装置在該金屬茼（56)之一面側牆（56A)與一個相郯貯存 桶（40 )之間的一些間隔構件（6 2 )，該間隔構件（6 2 )沿著 軸向伸長，以分隔金屬茼側牆（5 6 A )與貯存桶（4 0 )， 10 根據申請專利範圍第1項之中子吸收器装置（54) •每一 只貯存桶（40)有四面側壁（40A)，分別配置四個金屬筒 (56)，其中兩個金薦茼（56)按裝在該貯存桶（40)的兩面 鄰接側壁（40A)上，其餘兩個則與該貯存桶（40)的另外 兩面鄰接側壁（40A)相毗鄰。 1L 根據申請專利範圍第1項之中子吸收器裝置（54)，每一 只貯存桶（4 0 )有四面側壁（4 0 A )，分別配置四個金靥筒 (56) ·其中兩個金屬茼（56)按装在該貯存桶（40)的兩面 鄰接側壁（40 A )上，其餘兩個則與該貯存桶（40 )的另外 兩面鄰接側壁 （40A)相分隔。 12 根據申請專利範圍第1項之中子吸收器裝置（54)，該熱 中子吸收器平板（48)的材質為硼碳化合物。 13. 根據申請專利範圍第1項之吸收器裝置（54)，該金羼氫 化合物厚板（60)的材質為钛氫化合物。 ......................................................裝..............................打..............................線 (請先«I讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局印製 甲4(210X297 公廣）