一种反应堆运行功率负反馈控制系统技术方案

本实用新型专利技术属于核反应控制技术领域，涉及一种反应堆运行功率负反馈控制系统。所述的负反馈控制系统置于反应堆内，包括反馈控制段，所述的反馈控制段包括外壁，在外壁内侧自上而下设置的上膨胀气腔、内膨胀气腔、吸收体液管、吸收体液池，以及充入气体、吸收体、冷却剂、热冷却剂。利用本实用新型专利技术的反应堆运行功率负反馈控制系统，能够使反应堆在一定的运行功率区间内稳定运行。

A negative feedback control system for operating power of reactor

The utility model belongs to the field of nuclear reaction control technology, and relates to a negative feedback control system for running power of a reactor. The negative feedback control system is placed in the reactor, including the feedback control section, the feedback control section including the outer wall, the upper expansion gas chamber, the inner expansive gas chamber, the absorption body fluid tube, the absorption body liquid pool, and the gas, the absorber, the coolant and the heat coolant. The reactor operating power negative feedback control system of the utility model can make the reactor run stably in a certain operating power range.

【技术实现步骤摘要】
一种反应堆运行功率负反馈控制系统
本技术属于核反应控制
，涉及一种反应堆运行功率负反馈控制系统。
技术介绍
反应性控制是实现反应堆安全的一个重要方面。若在功率运行区间，适当提高反应堆的负反馈系数，可以提高反应堆的自稳定特性，降低反应堆控制要求，在一定程度上增加反应堆的固有安全性。常规钠冷快堆功率运行阶段弯曲反应性外的其他反应性，由组件与堆芯设计基本确定，且随温度在较大范围内接近线性变化。若实现特性功率阶段反应性反馈引入，则可在不增加补偿棒价值要求的情况下，提高反应堆的自稳特性。通过燃料垫块设计，可以使弯曲反应性在一定程度上达到上述效果。通过液体、气体、固体等膨胀的方式，将吸收体引入堆芯，可实现特定阶段反馈加强，此方面有一定的设计。例如，根据MKambe,HTsunoda,KNakajima,TIwamura.RAPID-LandRAPIDoperator-freefastreactorscombinedwithathermoelectricpowerconversionsystem,ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineers,2004的报道，日本RAPID-L月球堆的设计利用位于堆芯上部的液态锂与气体膨胀腔，利用堆芯出口温度，设计了三种不同的反馈组件。又如，根据DonnyHartanto,InhyungKim,ChihyungKim,YongheeKim.AnLEU-loadedlong-lifeinnovativesodium-cooledfastreactorwithnovalandpassivesafetydevices.AnnalsofNuclaerEnergy,2016的报道，韩国iSFR长寿命创新反应堆设计，利用位于堆芯上部长达9m的膨胀棒，当堆芯出口温度升高时，膨胀棒下插，从而引入负反应性。再如，根据JanneWallenius,StaffanQvist.FastreactorresearchinSwedeen.49thmeetingofIAEATWG_FR,2016的报道，瑞对小型铅铋冷SEALER反应堆将膨胀管放入燃料组件中，利用出口处液体的膨胀，向堆芯引入液态吸收体，从而控制反应性。上述各种设计中，iSFR与RAPID-L设计采用液体与固体膨胀的设计，由于膨胀系数较低，都存在装置尺寸较大，占用堆内空间较多的缺点，会对堆本体的设计带来一定影响；SEALER设计能够引入的吸收体数目较少，引入负反馈较低。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种反应堆运行功率负反馈控制系统，以能够使反应堆在一定的运行功率区间内稳定运行。为实现此目的，在基础的实施方案中，本技术提供一种反应堆运行功率负反馈控制系统，所述的负反馈控制系统置于反应堆内，包括反馈控制段，所述的反馈控制段包括外壁，在外壁内侧自上而下设置的上膨胀气腔、内膨胀气腔、吸收体液管、吸收体液池，以及充入气体、吸收体、冷却剂、热冷却剂，所述的外壁的夹层被上下隔开，上部的夹层用于通入所述的热冷却剂，下部的夹层形成冷却剂通道，用于通入所述的冷却剂，所述的冷却剂从所述的冷却剂通道流过后经所述的外壁的外侧上开有的冷却剂出口流出所述的夹层；所述的上膨胀气腔和所述的内膨胀气腔内分别充有所述的充入气体；所述的内膨胀气腔通过所述的吸收体液管与所述的吸收体液池连接；所述的内膨胀气腔与所述的外壁的内侧之间留有缝隙通道，以允许所述的上膨胀气腔内的所述的充入气体与所述的缝隙通道内的气体及所述的吸收体液池上方的气体依次连通；所述的上膨胀气腔的设置位置位于反应堆燃料组件出口上端；所述的内膨胀气腔的设置位置使反应堆活性区上端面高度位于其最下端与最上端的高度之间；所述的吸收体液管的设置位置使反应堆活性区下端面高度位于其最下端与最上端的高度之间；所述的吸收体装盛于所述的吸收体液池中。在一种优选的实施方案中，本技术提供一种反应堆运行功率负反馈控制系统，其中所述的外壁的横截面外侧为六角形，内侧为圆形；所述的外壁的外尺寸与燃料组件相同。在一种更加优选的实施方案中，本技术提供一种反应堆运行功率负反馈控制系统，其中所述的六角形的对边距为50-150mm。在一种优选的实施方案中，本技术提供一种反应堆运行功率负反馈控制系统，其中所述的冷却剂和所述的热冷却剂为液态金属或合金，选自钠、铅、铅铋合金等。在一种优选的实施方案中，本技术提供一种反应堆运行功率负反馈控制系统，其中所述的冷却剂的流量为0.01-2kg/s，对应的所述的冷却剂通道的宽度为2-15mm。在一种优选的实施方案中，本技术提供一种反应堆运行功率负反馈控制系统，其中所述的上膨胀气腔的体积为2-10L，所述的上膨胀气腔内温度因堆芯出口冷却剂搅混与反应堆冷却剂出口温度相同；所述的内膨胀气腔的体积为1-5L，所述的内膨胀气腔内温度因冷却剂冷却与反应堆冷却剂入口温度相同。在一种优选的实施方案中，本技术提供一种反应堆运行功率负反馈控制系统，其中所述的充入气体为氦气。在一种优选的实施方案中，本技术提供一种反应堆运行功率负反馈控制系统，其中所述的上膨胀气腔与所述的内膨胀气腔中充入气体的初始压力为1-5Mpa。在一种优选的实施方案中，本技术提供一种反应堆运行功率负反馈控制系统，其中所述的吸收体液管的内径为10-30mm。在一种优选的实施方案中，本技术提供一种反应堆运行功率负反馈控制系统，其中所述的吸收体为6Li吸收体。本技术的有益效果在于，利用本技术的反应堆运行功率负反馈控制系统，能够使反应堆在一定的运行功率区间内稳定运行(例如80-120％额定功率)。本技术通过一种增强功率运行区间反应堆负反馈特性的组件设计，利用上膨胀气腔与内膨胀气腔两个气腔的温度的不同，可以实现在特定运行阶段(接近额定功率到超过额定功率)引入较大负反应性，从而增强反应堆的负反馈特性的目的。此外，通过吸收体燃耗中产生的氦气，还可以在一定程度上补偿堆芯的燃耗反应性损失，从而实现降低反应堆补偿棒价值的目的。附图说明图1为示例性的本技术的反应堆运行功率负反馈控制系统的正视图。图2为图1的示例性的本技术的反应堆运行功率负反馈控制系统的反馈控制段的轴向剖视图。图3自左向右分别为图2沿A-A线、B-B线的剖视图。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施方式作出进一步的说明。示例性的本技术的反应堆运行功率负反馈控制系统如图1-3所示，其置于反应堆内，自上而下包括依次连接的操作头段101、反馈控制段102、管脚段103(操作头段101和管脚段103与现有钠冷快堆组件设计的大小形状和作用相同)。其中反馈控制段102包括上膨胀气腔1、内膨胀气腔2、吸收体液管3、吸收体液池4、外壁内套筒5、外壁外套筒6、狭缝通道7、充入气体8、吸收体9、冷却剂通道10、冷却剂出口11、热冷却剂入口12、冷却剂(为液态金属钠，图中未示出)、热冷却剂(为热的液态金属钠，图中未示出)。外壁内套筒5与外壁外套筒6形成外壁，其中外壁内套筒5的横截面为圆形(圆形直径为106mm)，外壁外套筒6的横截面为正六角形(正六角形的对边距为120mm)。外壁外套筒6的外形尺寸与燃料组件相同。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反应堆运行功率负反馈控制系统，其特征在于，所述的负反馈控制系统置于反应堆内，包括反馈控制段，所述的反馈控制段包括外壁，在外壁内侧自上而下设置的上膨胀气腔、内膨胀气腔、吸收体液管、吸收体液池，以及充入气体、吸收体、冷却剂、热冷却剂，所述的外壁的夹层被上下隔开，上部的夹层用于通入所述的热冷却剂，下部的夹层形成冷却剂通道，用于通入所述的冷却剂，所述的冷却剂从所述的冷却剂通道流过后经所述的外壁的外侧上开有的冷却剂出口流出所述的夹层；所述的上膨胀气腔和所述的内膨胀气腔内分别充有所述的充入气体；所述的内膨胀气腔通过所述的吸收体液管与所述的吸收体液池连接；所述的内膨胀气腔与所述的外壁的内侧之间留有缝隙通道，以允许所述的上膨胀气腔内的所述的充入气体与所述的缝隙通道内的气体及所述的吸收体液池上方的气体依次连通；所述的上膨胀气腔的设置位置位于反应堆燃料组件出口上端；所述的内膨胀气腔的设置位置使反应堆活性区上端面高度位于其最下端与最上端的高度之间；所述的吸收体液管的设置位置使反应堆活性区下端面高度位于其最下端与最上端的高度之间；所述的吸收体装盛于所述的吸收体液池中。

【技术特征摘要】
1.一种反应堆运行功率负反馈控制系统，其特征在于，所述的负反馈控制系统置于反应堆内，包括反馈控制段，所述的反馈控制段包括外壁，在外壁内侧自上而下设置的上膨胀气腔、内膨胀气腔、吸收体液管、吸收体液池，以及充入气体、吸收体、冷却剂、热冷却剂，所述的外壁的夹层被上下隔开，上部的夹层用于通入所述的热冷却剂，下部的夹层形成冷却剂通道，用于通入所述的冷却剂，所述的冷却剂从所述的冷却剂通道流过后经所述的外壁的外侧上开有的冷却剂出口流出所述的夹层；所述的上膨胀气腔和所述的内膨胀气腔内分别充有所述的充入气体；所述的内膨胀气腔通过所述的吸收体液管与所述的吸收体液池连接；所述的内膨胀气腔与所述的外壁的内侧之间留有缝隙通道，以允许所述的上膨胀气腔内的所述的充入气体与所述的缝隙通道内的气体及所述的吸收体液池上方的气体依次连通；所述的上膨胀气腔的设置位置位于反应堆燃料组件出口上端；所述的内膨胀气腔的设置位置使反应堆活性区上端面高度位于其最下端与最上端的高度之间；所述的吸收体液管的设置位置使反应堆活性区下端面高度位于其最下端与最上端的高度之间；所述的吸收体装盛于所述的吸收体液池中。2.根据权利要求1所述的反馈控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新哲，徐李，单浩东，贾晓淳，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11