通量移位的反应性控制系统技术方案

用于核反应堆的控制组件包括第一反应性控制组件、第二反应性控制组件以及至少一个驱动机构，第一反应性控制组件具有第一中子调整材料，第二反应性控制组件具有第二中子调整材料，至少一个驱动机构联接到第一中子调整材料和第二中子调整材料。第一中子调整材料和第二中子调整材料相对于核反应堆的燃料区域是选择性地可重新定位的。该至少一个驱动机构配置成穿过燃料区域在不同方向上提供第一中子调整材料和第二中子调整材料，从而使该燃料区域内的通量分布远离第二中子调整材料移位。

A reactive control system for flux shift

A control assembly for nuclear reactor comprises a first reaction control component, second reactivity control component and at least one driving mechanism, the first reaction control assembly has a first neutron adjustment material, second reaction control assembly has second neutron regulating material and at least one drive mechanism is coupled to the first material and the second neutron neutron adjustment adjustment material. The first neutron adjustment material and the second neutron adjustment material are selectively repositioned relative to the fuel area of the nuclear reactor. The at least one drive mechanism is configured through the fuel region provides the first material and the second neutron neutron adjustment adjustment materials in different directions, so that the fuel in the region far away from the second neutron flux distribution shift adjustment material.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通量移位的反应性控制系统相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119要求于2014年12月31日提交的序列号为62/098,963，名称为“通量移位的反应性控制系统(Flux-ShiftingReactivityControlSystem)”的美国申请的优先权和权益，并且该申请通过引用以其整体并入本文。
本专利技术总体上涉及核反应堆。背景轻水核裂变反应堆可采用通量形成，其重点在于生产毒物(poisons)以控制反应性。通过示例，可以使用短棒以及长棒的方式来轴向地形成通量以衰减堆芯内的氙振荡。通过另一个示例，已经使用成形棒来控制功率分布，但是这样的系统并不以增殖分布为重点。简要概述所公开的实施方案包括用于核反应堆的控制组件，核反应堆，用于核反应堆的反应堆堆芯，用于控制核反应堆的方法以及用于制造用于核反应堆的控制组件的方法。前述内容是概述并且因此可以包含细节的简化、概括、包含和/或省略；因此，本领域技术人员应理解，本概述仅仅是说明性的并且不意图以任何方式是限制性的。除了上文描述的任何说明性的方面、实施方案和特征以外，通过参考附图和以下的详细描述，另外的方面、实施方案和特征将变得明显。本文描述的装置和/或方法和/或其它主题的其它方面、特征和优点在本文陈述的教导中将变得明显。数个附图的简要说明为了容易地确定任何特定元件或动作的讨论，参考标记中最有效的数字参考首先引入该元件的图的标记。图1A是根据一个实施方案的核裂变反应堆的部分剖面的透视图；图1B是根据一个实施方案的核裂变反应堆的部分剖面的透视图；图1C是根据一个实施方案的核裂变反应堆的部分剖面的透视图；图2是根据一个实施方案的用于核裂变反应堆的反应堆堆芯的俯视截面图；图3是根据一个实施方案的用于核裂变反应堆的反应堆堆芯的侧视截面图；图4是核裂变反应堆的说明性功率分布图；图5是根据一个实施方案的用于核裂变反应堆的控制组件的示意图；图6是根据一个实施方案的用于核裂变反应堆的说明性燃耗(burn-up)分布图；图7是根据一个实施方案的核裂变反应堆内的中子调整材料(neutronmodifyingmaterials)的说明性价值图；图8A是根据一个实施方案的控制核反应堆的方法的示意图；图8B是根据一个实施方案的控制核反应堆的方法的示意图；图8C是根据一个实施方案的控制核反应堆的方法的示意图；图8D是根据一个实施方案的控制核反应堆的方法的示意图；图8E是根据一个实施方案的控制核反应堆的方法的示意图；图8F是根据一个实施方案的控制核反应堆的方法的示意图；图8G是根据一个实施方案的控制核反应堆的方法的示意图；图8H是根据一个实施方案的控制核反应堆的方法的示意图；图9A是根据一个实施方案的制造用于核反应堆的控制组件的方法的示意图；图9B是根据一个实施方案的控制核反应堆的方法的示意图；图9C是根据一个实施方案的控制核反应堆的方法的示意图；图9D是根据一个实施方案的控制核反应堆的方法的示意图；图9E是根据一个实施方案的控制核反应堆的方法的示意图；图9F是根据一个实施方案的控制核反应堆的方法的示意图；和图9G是根据一个实施方案的控制核反应堆的方法的示意图。图10是根据一个实施方案的包括控制组件和中子通量廓线的核裂变反应堆的反应堆堆芯的示意图。图11是根据一个实施方案的包括控制组件和中子通量廓线的核裂变反应堆的反应堆堆芯的示意图。图12是根据一个实施方案的包括控制组件和中子通量廓线的核裂变反应堆的反应堆堆芯的示意图。图13是本文公开的实施方式的方法的流程图。详细描述行波反应堆(TWRs)产生燃烧的可裂变燃料的爆燃波以通过爆燃波将可变成裂变物质的燃料(fertilefuel)增殖成裂变燃料(fissilefuel)，也就是，增殖和燃烧反应堆(breed-and-burnreactor)。在增殖和燃烧反应堆中，由裂变产生的快速光谱中子由于中子捕获而被相邻的可变成裂变物质的材料吸收，从而将可变成裂变物质的材料增殖成裂变材料。增殖和燃烧的爆燃波相对于燃料行进，并且如果燃料被改变位置或移动，则波可以相对于核设备在3D空间中保持大体上静止，但仍然相对于燃料(例如，驻波)移动。定态波和移动波均被包含在行波反应堆的定义中。作为示例，在TWR中，波可以是与核裂变反应堆的核裂变反应堆堆芯相关联的边界或界面。在一个实施方案中，波包括一个或更多个区域，沿该一个或更多个区域增殖和燃烧(即裂变等)在核裂变反应堆堆芯内发生。在另一个实施方案中，波包括核裂变反应堆堆芯内的具有较高通量水平的一个或更多个区域；也就是说，裂变反应堆堆芯的一个区域具有分裂其它裂变原子并将可变成裂变物质的燃料增殖成裂变燃料的相对较高数量或速率的中子。与该裂变反应堆堆芯的其它区域相比，波的位置由该区域中的通量水平和所产生的中子数量界定。裂变反应堆堆芯的一个区域中相对高的通量水平可以相对于核裂变反应堆堆芯内的其它区域来测量。控制组件可以选择性地重新定位该一个或更多个中子调整材料以控制波的位置。在一个实施方案中，控制组件的至少一个驱动机构定位或以其它方式配置成选择性地使该一个或更多个中子调整材料重新定位(例如，激活、接合等)。核裂变反应堆堆芯可以包括裂变核燃料组件(即，一组起动器燃料组件等)和可变成裂变物质的核燃料组件(即，一组进给燃料组件等)，和/或包括裂变燃料和可变成裂变物质的燃料的燃料组件。因此核裂变反应堆可以是高繁殖率反应堆。通过示例，核裂变反应堆可能是增殖与燃烧核裂变反应堆。裂变核燃料组件中的裂变核燃料材料在核裂变反应堆堆芯中裂变。裂变材料在核裂变反应堆堆芯中的可变成裂变物质的核燃料组件中增殖。增殖和燃烧在其中发生的波可沿裂变核燃料组件布置。增殖和燃烧在其中发生的波还可以沿可变成裂变物质的核燃料组件布置。在一个实施方案中，核裂变反应堆堆芯包括操纵系统(handlingsystem)。操纵系统可以包括容器中操纵系统。操纵系统可以配置成选择性地重新定位燃料区域中的裂变核燃料组件。在其它实施方案中，操纵系统配置成选择性地重新定位某些可变成裂变物质的核燃料组件。操纵系统可以配置成以建立在核裂变反应堆堆芯内是大体上静止的波的方式提供某些裂变核燃料组件和某些可变成裂变物质的核燃料组件中的至少一个。通过示例，大体静止的波可以界定增殖的裂变核燃料材料和裂变的裂变核燃料材料的驻波。在图1-9之前，提供图10-12的描述，以便提供本文所包含的公开内容的介绍和情景。随后的图1-9的描述提供本实施方式的另外的细节。图10示出了核反应堆1000，核反应堆1000具有设置在其中核反应堆堆芯1002和燃料区域1004。燃料区域1004可以包含可裂变的核材料和/或可变成裂变物质的核材料。核裂变链式反应可以根据多个控制组件的选择性插入来控制，该多个控制组件可以包含如本文所述的中子调整材料。中子调整材料可以包括一种或更多种类型的燃料和/或一种或更多种类型的中子吸收剂。控制组件可以在燃料区域1004中维持任何时间长度(例如，多年以上或无限期)的核链式反应，这取决于控制组件的配置。在实施方式中，第一可移动的控制组件1006、1008、1010可移动地设置在燃料区域1004的上方，并且可以以“自顶向下”的配置可滑动地向下延伸到燃料区域中。在该实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：在核反应堆堆芯的燃料区域内维持核裂变反应，所述核反应堆堆芯具有第一可移动控制组件和第二控制组件，所述第一可移动控制组件能插入所述核反应堆堆芯的所述燃料区域的第一侧中，所述第二控制组件能插入到所述核反应堆堆芯的所述燃料区域的相对的第二侧中，其中所述维持操作包括将所述第一控制组件和所述第二控制组件中的至少一个组件移动到所述核反应堆堆芯的所述燃料区域内的所述第一控制组件和所述第二控制组件的第一插入配置中；和将所述第一控制组件和所述第二控制组件中的至少一个组件移动到所述核反应堆堆芯的所述燃料区域内的所述第一控制组件和所述第二控制组件的第二插入配置中，其中所述第一插入配置和所述第二插入配置维持所述核裂变反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.31 US 62/098,9631.一种方法，包括：在核反应堆堆芯的燃料区域内维持核裂变反应，所述核反应堆堆芯具有第一可移动控制组件和第二控制组件，所述第一可移动控制组件能插入所述核反应堆堆芯的所述燃料区域的第一侧中，所述第二控制组件能插入到所述核反应堆堆芯的所述燃料区域的相对的第二侧中，其中所述维持操作包括将所述第一控制组件和所述第二控制组件中的至少一个组件移动到所述核反应堆堆芯的所述燃料区域内的所述第一控制组件和所述第二控制组件的第一插入配置中；和将所述第一控制组件和所述第二控制组件中的至少一个组件移动到所述核反应堆堆芯的所述燃料区域内的所述第一控制组件和所述第二控制组件的第二插入配置中，其中所述第一插入配置和所述第二插入配置维持所述核裂变反应。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：其中所述核裂变反应产生依赖于所述第一控制组件和所述第二控制组件的所述第一插入配置的第一中子通量分布；和其中所述核裂变反应产生依赖于所述第一控制组件和所述第二控制组件的所述第二插入配置的第二中子通量分布。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二非零中子通量分布由预定时间段内的目标总的中子通量满足。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一通量分布与所述第二非零通量分布轴向不同。5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一通量分布与所述第二非零通量分布径向不同。6.根据权利要求1所述的方法，还包括：移动能插入核反应堆堆芯节段的第三侧中的第三可移动控制组件的至少一个组件，所述第三可移动控制组件能够以与所述第一控制组件和所述第二控制组件不同的角度插入到所述核反应堆堆芯节段中。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述移动操作还包括：使所述第一控制组件的至少一个组件和所述第二控制组件的至少一个组件在至少第一方向上移动，其中所述第一控制组件的至少一个移动的组件与所述第二控制组件的至少一个移动的组件之间的轴向距离在所述移动操作期间保持大体上恒定。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述移动操作还包括：使所述第一控制组件的至少一个组件和所述第二控制组件的至少一个组件移动，其中所述第一控制组件的至少一个移动的组件与所述第二控制组件的至少一个移动的组件之间的距离是堆芯对称的。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述移动操作还包括：移动所述第一控制组件的至少一个组件和所述第二控制组件的至少一个组件，其中所述第一控制组件的至少一个移动的组件与所述第二控制组件的至少一个移动的组件之间的轴向距离在所述移动操作期间改变。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述核裂变反应是驻波反应。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一控制组件和所述第二控制组件设置在所述驻波反应的大体上相对的侧上。12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一控制组件或所述第二控制组件中的至少一个包括毒物。13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二中子通量分布由在预定时间段内在所述核反应堆堆芯节段内的预定燃料区域中的目标总的中子通量满足。14.一种系统，包括：核反应堆堆芯，其包括燃料区域；第一控制组件，其能插入到所述燃料区域的第一侧中，所述第一控制组件能移动到多个第一插入配置中；和第二控制组件，其能插入到所述燃料区域的相对的第二侧中，所述第二控制组件能移动到多个第二插入配置中，其中所述第一插入配置中的至少一个和所述第二插入配置中的至少一个维持核裂变反应。15.根据权利要求14所述的系统，还包括：一个或更多个驱动机构，其可操作地联接到所述第一控制组件和所述第二控制组件，并配置成根据目标非零中子通量分布将所述第一控制组件移动到第一插入配置中，并将所述第二控制组件移动到第二插入配置中，以维持所述燃料区域中的核裂变反应。16.根据权利要求14所述的系统，还包括驱动机构，所述驱动机构包括联接到所述第一控制组件和所述第二控制组件的致动器，并且配置成相对于所述燃料区域选择性地重新定位所述第一控制组件和所述第二控制组件。17.根据权利要求15所述的系统，其中，所述目标非零...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰西·R·奇塔姆三世，
申请(专利权)人：泰拉能源公司，
类型：发明
国别省市：美国,US