核反應(yīng)堆的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及核能工程，具體地，涉及快中子核反應(yīng)堆的設(shè)計，尤其涉及具有重質(zhì)液體金屬冷卻劑的池式快中子核反應(yīng)堆的設(shè)計。
【背景技術(shù)】
[0002]已知的具有液體金屬冷卻劑的反應(yīng)堆包括一堆(bundle)燃料元件，所述燃料元件布置在殼體中，所述殼體由可移除蓋封閉，所述元件由網(wǎng)狀保持件封閉。每個燃料元件包括下部、中部和上部。中部和上部由環(huán)形形狀的燃料元件形成，所述燃料元件包封在管形殼體中并運(yùn)行氣態(tài)裂變部分通過。下部由固體球狀的燃料元件形成，這是因為對下部而言，為氣態(tài)裂變部分提供路徑的要求不高。(GB2163888，1986)
[0003]最接近所要求保護(hù)的發(fā)明的類似的解決方案是的核反應(yīng)堆(尤其是池型核反應(yīng)堆)容納有芯，所述芯包括一堆燃料元件，所述燃料元件浸入初級回路的冷卻劑，所述冷卻劑在所述芯和至少一個熱交換器之間循環(huán)。燃料元件沿著相應(yīng)的平行縱向軸線延伸，并具有相應(yīng)的活性部分，所述活性部分設(shè)置在燃料元件的下部，浸入初級回路冷卻劑，從而形成芯，以及設(shè)置在所述活性部分之上的相應(yīng)的工作部分(W02009040644，2009)。
[0004]該最接近的類似解決方案具有以下缺點(diǎn):
[0005]-燃料元件工作部分布置在活性部分之上導(dǎo)致該工作部分(氣態(tài)裂變部分(氙和氪同位素)主要聚集在其中)由具有對應(yīng)于芯出口處的顯著高于芯入口處的溫度的冷卻劑清洗，這導(dǎo)致較高壓力的氣體作用在燃料元件密封殼體上以及其中機(jī)械應(yīng)力。為減少殼體中的氣壓和機(jī)械應(yīng)力，在其他同等重要條件之外，需要增加工作部分的長度，這導(dǎo)致芯的較高的液壓阻力，需要增加功率輸入以泵抽冷卻劑，需要增加反應(yīng)堆殼體的高度等等。
[0006]2)在正常運(yùn)行條件可能失效(這可能在芯入口處進(jìn)入異物后發(fā)生)的情況下，芯中的冷卻劑速度分布可能變得不規(guī)則，這將導(dǎo)致芯中(其中冷卻劑速度和流率減小)燃料元件的溫度的上升。為防止燃料元件的溫度上升到不運(yùn)行的程度，在檢測到這種溫度上升時，需要減小反應(yīng)堆功率，這導(dǎo)致其性能低下，否則燃料元件將會損壞，導(dǎo)致輻射事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是保證核反應(yīng)堆尤其是具有液體金屬冷卻劑的池型核反應(yīng)堆的可靠性和安全。
[0008]為了消除最接近技術(shù)方案的上述缺點(diǎn)，在此提出在核反應(yīng)堆(尤其是優(yōu)選具有液體金屬冷卻劑的池型核反應(yīng)堆)中設(shè)置燃料元件而沒有燃料(中空工作部分)在其活性部分(活性燃料部分)之下，包括一堆燃料桿，所述燃料桿浸入初級回路的冷卻劑，所述冷卻劑在所述芯和至少一個熱交換器之間循環(huán)。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)效果在于，首先，如果可能，通過降低在燃料元件的下冷部分中存在的氣體的溫度保證聚集在燃料元件殼體內(nèi)的氣態(tài)裂變部分的低壓力水平，根據(jù)長時間強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，該低水平確定使用壽命；第二，盡可能保證燃料元件的活性(燃料)部分中的初級回路的冷卻劑的速度場的均勻分布，包括在異物進(jìn)入芯的入口截面的情形，這是因為冷卻劑在芯的下工作部分(執(zhí)行限流網(wǎng)格的功能)的橫向物質(zhì)傳送。
【附圖說明】
[0010]【附圖說明】本發(fā)明，其中:
[0011]圖1示出了核反應(yīng)堆(沒有泵)的示意圖。
[0012]圖2示出了燃料元件的截面圖。
【具體實施方式】
[0013]以下基于具體示例說明本發(fā)明的關(guān)鍵，所述示例不覆蓋本發(fā)明的所有可能實施例。
[0014]核反應(yīng)堆，尤其是池型核反應(yīng)堆，優(yōu)選具有液體金屬冷卻劑，包括容納芯(2)的圓筒形殼體(I)、至少一個熱交換器(3)和至少一個泵。此外，可以設(shè)想這樣一種核反應(yīng)堆，其中，不使用泵，通過自然對流使冷卻劑循環(huán)。
[0015]熱交換器(3)和泵(如果使用泵)布置在由圓筒形殼體(I)和圓筒形分隔外殼
(4)形成的環(huán)形空間中。芯(2)設(shè)置在圓筒形分隔外殼(4)中，屏蔽塞(5)布置在頂部。
[0016]為有助于組裝和拆卸，芯(2)包括燃料組件，所述燃料組件包括一堆燃料元件和底部嘴。燃料組件通過固定在燃料組件的底部嘴上的間隔網(wǎng)格和下支持網(wǎng)格在堆中相互連接。間隔網(wǎng)格和下支持網(wǎng)格在截面中保持燃料元件的相互布置方式，因為此，確保了冷卻劑在截面中均勻分布，當(dāng)冷卻劑在燃料元件附近流動時，減小了流體動力學(xué)不穩(wěn)定的可能性。同時，固定燃料元件的結(jié)構(gòu)允許軸向運(yùn)動以消除因燃料元件的溫度保持時間的差異而產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力。
[0017]桿型燃料元件具有圓筒形形狀，其由管狀殼體形成，管狀殼體的中空空間容納燃料，即，燃料顆粒。
[0018]燃料元件沿燃料組件的對應(yīng)的縱向軸線延伸，在上端具有活性(燃料)部分(6)。燃料元件的較低的部分形成不含燃料的管狀殼體(8)的中空(工作)部分(7)。中空(工作)部分(7)設(shè)置為低于燃料元件的活性(燃料)部分出)。燃料元件浸入初級回路冷卻劑，形成芯(2)。燃料顆粒(9)由保持器(圖中未示出)保持在管狀殼體(8)的上部中的設(shè)定水平，其中，可以設(shè)置由用于終端中子反射層(neutron reflector)的材料或增殖材料(breeders material)(例如，U-238)制成的桿(顆粒)(9)。
[0019]在反應(yīng)堆運(yùn)行期間，初級回路的液體金屬冷卻劑(例如鉛或鉛鉍共晶體，通過泵(如果使用泵)傳送或通過自然對流循環(huán))運(yùn)動通過芯(2)和熱交換器(3)，其中，對初級回路的冷卻劑加熱將熱傳送給二次回路的冷卻劑。
[0020]聚集在燃料元件外殼之下的氣態(tài)裂變產(chǎn)物的壓力低于現(xiàn)有技術(shù)中已知的燃料元件中的相應(yīng)的壓力。這是因為，氣態(tài)裂變產(chǎn)物聚集在燃料元件的中空工作部分，即，在中空(工作)部分(7)中。此外，當(dāng)“冷”的冷卻劑經(jīng)過通過間隔網(wǎng)格連接的燃料元件的堆時，初級回路冷卻劑的冷卻劑速度場中的不規(guī)則部分被消除。更均勻的冷卻劑流進(jìn)入燃料元件的活性(燃料)部分出)，這使得能避免燃料元件的活性(燃料)部分出)的過熱。
【主權(quán)項】
1.一種核反應(yīng)堆，其包括殼體(I)，所述殼體容納芯(2)，所述芯包括一堆燃料桿，所述燃料桿具有管狀殼體(8)并被浸入初級回路的冷卻劑中，所述冷卻劑在所述芯(2)和至少一個熱交換器(3)之間循環(huán)，其特征在于:所述燃料桿在其上部設(shè)置有填充有燃料的活性部分￠)，并且所述燃料桿設(shè)置有布置在所述活性部分之下的中空工作部分(7)。
【專利摘要】一種核反應(yīng)堆，其包括殼體，殼體在其中設(shè)置有活性區(qū)域，所述活性區(qū)域包括一堆桿型燃料元件，所述燃料桿包封在管狀外殼中并浸入初級冷卻劑中，所述冷卻劑在所述活性區(qū)域和至少一個熱交換器之間循環(huán)。為減小聚集在燃料元件外殼之下的氣態(tài)裂變部分壓力水平并使得在進(jìn)入燃料元件的活性部分的入口處的初級冷卻劑的速度場均勻分布，所述燃料元件在其上部設(shè)置有填充有燃料的活性部分和布置在活性部分之下的中空工作部分。
【IPC分類】G21C3/28, G21C1/03
【公開號】CN104919529
【申請?zhí)枴緾N201280077291
【發(fā)明人】喬吉·伊利施·塔施斯基
【申請人】伊勝工程聯(lián)合股份公司
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2012年11月26日
【公告號】CA2892396A1, EP2924689A1, US20150325317, WO2014081333A1