一种医用同位素生产堆的堆芯 |
|||||||
| 申请号 | CN201310349107.2 | 申请日 | 2013-08-12 | 公开(公告)号 | CN104376889A | 公开(公告)日 | 2015-02-25 |
| 申请人 | 中国核动力研究设计院; | 发明人 | 吴英华; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种医用同位素生产堆的 堆芯 ，包括堆容器、部分伸入至堆芯内部的 控制棒 导向管 、位于控制棒导向管内部的控制棒驱动机构、与控制棒驱动机构连接的控制棒；其特征在于：控制棒伸入至堆容器内溶液的液面之下，距离堆容器内溶液的液面大于2cm，控制棒导向管位于液面之上。本发明采用控制棒直接插入堆芯溶液中，这样就同样避免了由于不锈 钢 导管 、管内 水 对 中子 的吸收。本发明仍有 安全棒 、补偿棒以及 自动调节 棒之分，只是取消控制导管，吸收体直接插在料液中。这样就可采用 不锈钢 做吸收体，取消 碳 化 硼 吸收体以及 石墨 跟随体。取消控制导管也就解决了 燃料 溶液与水隔离问题，使堆容器下部不再有控制棒导管伸出。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种医用同位素生产堆的堆芯，包括堆容器、部分伸入至堆芯内部的控制棒导向管、位于所述控制棒导向管内部的控制棒驱动机构、与所述控制棒驱动机构连接的控制棒；其特征在于：所述控制棒伸入至堆容器内溶液的液面之下，所述控制棒导向管位于所述液面之上。 |
||||||
| 说明书全文 | 一种医用同位素生产堆的堆芯技术领域背景技术[0002] 医用同位素生产堆堆控制系统原设计是由安全棒、补偿棒以及自动调节棒系统组成。堆容器有若干个垂直导管，导管外为燃料溶液，导管内水与堆水池相通。控制棒吸收体在导管内上下运动。导管为燃料溶液与池水隔离边界，如果导管与堆底部容器焊接处有漏会造成燃料溶液与池水混合，后果严重；导管材料为不锈钢，管内又有水对堆的反应性损失很大；控制棒吸收体价格昂贵。 [0003] 曾申请过“医用同位素生产堆堆控制机构简化”专利。该方案虽然减少了控制棒及其垂直导管，使堆芯吸收体大为减少，但增加了堆外小料液储存罐以及相连有一定长度的管道，对溶液的密封包容不利；管道内以及小料液储存罐底部要残留一部分料液无法利用。 [0004] 因此亟需提供一种新型的医用同位素生产堆的堆芯。 发明内容[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种控制能力强、堆内使用材料简化的医用同位素生产堆的堆芯。 [0006] 为解决上述技术问题，本发明一种医用同位素生产堆的堆芯，包括堆容器、部分伸入至堆芯内部的控制棒导向管、位于控制棒导向管内部的控制棒驱动机构、与控制棒驱动机构连接的控制棒；控制棒伸入至堆容器内溶液的液面之下，控制棒导向管位于液面之上。 [0007] 在堆运行时，控制棒距离堆容器内溶液的液面大于2cm。 [0008] 控制棒导向管位于堆容器内溶液的液面之上3～5cm。 [0009] 控制棒导向管露出堆容器的部分上设有气回路气体入堆口，堆容器上设有气回路气体出堆口。 [0010] 堆容器内壁上设有控制棒导管支撑，支撑控制棒导管。 [0012] 本发明通过本发明采用控制棒直接插入堆芯溶液中，这样就同样避免了由于不锈钢导管、管内水对中子的吸收。 [0013] 本发明仍有安全棒、补偿棒以及自动调节棒之分，只是取消控制导管，吸收体直接插在料液中。这样就可采用不锈钢做吸收体，取消碳化硼吸收体以及石墨跟随体。取消控制导管也就解决了燃料溶液与水隔离问题，使堆容器下部不再有控制棒导管伸出。 [0015] 图1为本发明所提供的一种医用同位素生产堆的堆芯的示意图。 [0016] 图中：1为堆容器、2为冷却管、3为液位、4为液面、5为控制棒、6为气回路气体入堆口、7为气回路气体出堆口、8为控制棒驱动机构、9为气体、10为控制棒导管。 具体实施方式[0017] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。 [0018] 以200kW已设计过的堆芯为例： [0019] 1.堆芯描述 [0020] 堆芯具体参数如下： [0021] 1).堆容器1筒体尺寸为φ720×10mm，平底堆容器，材料为304L或316L不锈钢； [0022] 2).有控制棒导管 [0023] 控制棒导管10共6根，尺寸为φ37×1.5mm，材料为304L或316L，控制棒5尺寸为φ32mm，控制棒5材料为304L或316L不锈钢，跟随体材料为石墨，均匀布置在φ190mm的圆周上； [0024] 3).无控制棒导管 [0025] 控制棒5共6根，控制棒5尺寸为φ32mm，控制棒5材料为304L或316L不锈钢，无跟随体材料，均匀布置在φ190mm的圆周上并直接插在溶液中；在堆芯溶液体积一定下，控制棒5的提出或插入都会使液位发生变化，在核设计时为了保证堆芯溶液体积的一定，必须对液位高度进行迭代。 [0026] 4）冷却管2尺寸为φ7×1mm，材料为304L或316L不锈钢，720根均布在堆容器1的φ700～513.6环型区域内； [0027] 5).235U富集度为90%，溶液中硝酸浓度为0.2mol/L； [0028] 2.有无控制棒导管的影响 [0029] 2.1有无控制棒导管计算 [0030] 有无控制棒导管计算结果： [0031] [0032] ↑Keff表示全提棒时的keff（有效增值系数）；↓Keff表示全插棒时的keff（有效增值系数） [0033] 无控制棒导管控制棒控制能力强，而有控制棒导管控制能力太弱； [0034] 无控制棒导管能满足卡棒准则，而有控制棒导管很难满足卡棒准则，增加控制棒数量可满足卡棒准则，但要增大U-235装量。 [0035] 2.2无控制棒导管对堆内结构的变化 [0036] 无控制棒导管可采用不锈钢做吸收体，取消碳化硼吸收体以及石墨跟随体，使堆内使用材料简化。 [0037] 为避免氢气在控制棒驱动机构内积累，应有一定量的气体流动。控制棒导向管10露出堆容器1的部分上设有气回路气体入堆口6，堆容器1上设有气回路气体出堆口7。利用气回路泵的出口气压向控制棒驱动机构转子与密封壳间的气腔供气，扫出氢气。 [0038] 控制棒导管10不从堆容器1底部穿过，只插到堆芯溶液液面以上3～5cm，因此控制棒导管支撑4安装于堆容器1侧壁上，支撑控制棒导管10。控制棒导管10下端距堆容器底只有33～35cm，控制棒导管较粗，控制棒5为φ32mm，落棒后控制棒导管仍起导向作用。 [0039] 2.3无控制棒导管对运行的要求 [0040] 不锈钢吸收体在堆运行期间，伸入到堆容器1内溶液之内，并距离液面大于2cm，以防止快速落棒时溶液飞溅。 [0041] 经计算不锈钢吸收体插入溶液中2～5cm对反应性影响不大。计算结果如下： [0042] [0043] 三种计算Keff值都在计算误差范围内。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈