一种先进的灰控制棒及吸收体制造技术

本发明专利技术提供一种先进的灰控制棒及吸收体。该吸收体材料中含有铽、铽合金或铽的化合物，其中铽元素占该吸收体材料质量百分比的10～95％。该灰控制棒为细长实心管状结构，该灰控制棒由含有铽、铽合金或铽的化合物的材料制成，其中铽元素占灰控制棒总质量百分比的10～95％。本发明专利技术所述的先进的灰控制棒及吸收体，采用铽或铽合金或铽的化合物，由此获得的灰控制棒组件应用于反应堆，其反应性价值几乎不随燃耗发生变化，使得灰控制棒组件使用寿命超过20年。采用反应性价值随燃耗下降的中子吸收体材料(银、铪、铒、铕或镝的合金或化合物等)用于抵消铽、铽合金或铽的化合物随燃耗逐渐升高的反应性价值。

【技术实现步骤摘要】
一种灰控制棒及吸收体
本专利技术属于核电站反应性控制
，具体涉及一种先进的灰控制棒及吸收体材料。
技术介绍
核电站通常是利用控制棒组件的提升和插入来控制反应堆的功率。核电站所使用的控制棒一般分为两类，黑控制棒和灰控制棒。灰控制棒的中子吸收体的吸收能力较弱，因此其反应性价值比黑控制棒要低。在反应堆运行期间，运用机械补偿(MSHIM)的运行模式进行反应性控制，即利用灰控制棒代替化学补偿(调节硼浓度)为负荷跟踪过程提供反应性控制和全功率运行提供反应性控制，可以把日常处理主反应堆冷却剂的需要降到最低，从而大大简化化学和容积控制系统及其操作。现有的灰控制棒的设计采用Ag-In-Cd合金(In的质量分数约为15％，Cd的质量分数约为5％，余量为Ag)作为吸收体材料。而Ag-In-Cd合金具有相对较大的中子吸收截面，尤其是Ag、In和Cd三种元素天然存在的同位素嬗变后的产物的中子吸收截面显著降低，这将导致灰控制棒组件的反应性价值大约5年的时间内就降低到初始值的80％左右，不再满足MSHIM模式对灰控制棒组件反应性价值的要求，因此必须更换新的灰控制棒组件。因此，需要开发先进的吸收体材料，替换现有的Ag-In-Cd合金吸收体材料，以延长灰控制棒的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种先进的灰控制棒及吸收体，其反应性价值几乎不随燃耗发生变化，大大延长了灰控制棒组件的使用寿命。实现本专利技术目的的技术方案：一种灰控制棒用吸收体，该吸收体材料中含有铽、铽合金或铽的化合物，其中铽元素占该吸收体材料质量百分比的10～95％。如上所述的一种灰控制棒用吸收体，该吸收体材料中包含A组分和B组分：所述的A组分为：铽、铽合金或铽的化合物中的一种或几种；所述的B组分为：银、银合金、银的化合物、铪、铪合金、铪的化合物、铒、铒合金、铒的化合物、铕、铕合金、铕的化合物、镝、镝合金或镝的化合物中的一种或几种。如上所述的一种灰控制棒用吸收体，该吸收体材料中包含A组分和B组分；所述的A组分为：铽、铽合金或铽的化合物中的一种或几种；所述的B组分为：银、银合金、银的化合物、铪、铪合金、铪的化合物、铒、铒合金、铒的化合物、铕、铕合金、铕的化合物、镝、镝合金或镝的化合物；其中，A组分中每采用1份铽元素，则B组分中对应加入0.1～9份的银元素、或0.05～3份的铪元素、或0.1～2份铒元素、或0.6～4份的铕元素、或0.6～4份的镝元素；以质量份计。如上所述的一种灰控制棒用吸收体，该吸收体材料中包含A组分和B组分：所述的A组分为：铽的氧化物；所述的B组分为：银、银合金、银的氧化物、铪、铪合金、铪的氧化物、铒、铒合金、铒的氧化物、铕、铕合金、铕的氧化物、镝、镝合金或镝的氧化物中；其中，A组分中的铽元素与B组分中的银元素的质量含量比例为1:(0.1～9)；A组分中的铽元素与B组分中的铪元素的质量含量比例为1:(0.05～3)；A组分中的铽元素与B组分中的铒元素的质量含量比例为1:(0.1～2)；A组分中的铽元素与B组分中的铕元素的质量含量比例为1:(0.6～4)；A组分中的铽元素与B组分中的镝元素的质量含量比例为1：(0.6～4)。如上所述的一种灰控制棒用吸收体，该吸收体为铽镝合金，其中铽元素与镝元素的质量含量比例为1：(0.6～4)。本专利技术所述的一种灰控制棒，该灰控制棒为细长实心管状结构，该灰控制棒由含有铽、铽合金或铽的化合物的材料制成，其中铽元素占灰控制棒总质量百分比的10～95％。本专利技术所述的一种灰控制棒，该灰控制棒为同心设置的内外两层细长实心管状结构，该灰控制棒的内层管或/和外层管由含有铽、铽合金或铽的化合物的材料制成，其中铽元素占灰控制棒总质量百分比的10～95％。如上所述的一种灰控制棒，制成该灰控制棒的材料中包含A组分和B组分：所述的A组分为：铽、铽合金或铽的化合物中的一种或几种；所述的B组分为：银、银合金、银的化合物、铪、铪合金、铪的化合物、铒、铒合金、铒的化合物、铕、铕合金、铕的化合物、镝、镝合金或镝的化合物中的一种或几种。如上所述的一种灰控制棒，制成该灰控制棒的材料中包含A组分和B组分：所述的A组分为：铽、铽合金或铽的化合物中的一种或几种；所述的B组分为：银、银合金、银的化合物、铪、铪合金、铪的化合物、铒、铒合金、铒的化合物、铕、铕合金、铕的化合物、镝、镝合金或镝的化合物；其中，A组分中每采用1份铽元素，则B组分中对应加入0.1～9份的银元素、或0.05～3份的铪元素、或0.1～2份铒元素、或0.6～4份的铕元素、或0.6～4份的镝元素；以质量份计。如上所述的一种灰控制棒，制成该灰控制棒的材料中包含A组分和B组分：所述的A组分为：铽的氧化物；所述的B组分为：银、银合金、银的氧化物、铪、铪合金、铪的氧化物、铒、铒合金、铒的氧化物、铕、铕合金、铕的氧化物、镝、镝合金或镝的氧化物；其中，A组分中的铽元素与B组分中的银元素的质量含量比例为1:(0.1～9)；A组分中的铽元素与B组分中的铪元素的质量含量比例为1:(0.05～3)；A组分中的铽元素与B组分中的铒元素的质量含量比例为1:(0.1～2)；A组分中的铽元素与B组分中的铕元素的质量含量比例为1:(0.6～4)；A组分中的铽元素与B组分中的镝元素的质量含量比例为1：(0.6～4)。如上所述的一种灰控制棒，制成该灰控制棒的材料为铽镝合金，其中铽元素与镝元素的质量含量比例为1：(0.6～4)。如上所述的一种灰控制棒，所述的灰控制棒外包覆不锈钢或镍基合金制成的包壳管。本专利技术的效果在于：本专利技术所述的先进的灰控制棒及吸收体，采用铽或铽合金或铽的化合物，由此获得的灰控制棒组件应用于反应堆，其反应性价值几乎不随燃耗发生变化，使得灰控制棒组件使用寿命超过20年。采用反应性价值随燃耗下降的中子吸收体材料(银、铪、铒、铕或镝的合金或化合物等)用于抵消铽、铽合金或铽的化合物随燃耗逐渐升高的反应性价值。附图说明图1为现有Ag-In-Cd合金与实施例1中铽镝合金的反应性价值随燃耗变化图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术所述的一种先进的灰控制棒及吸收体作进一步描述。实施例1～3本专利技术所述的一种先进的灰控制棒，其为细长实心管状结构，由铽镝合金制成。该灰控制棒外包覆不锈钢或镍基合金制成的包壳管。所述的铽镝合金组成如下表1所示。(该铽镝合金中还可能带有Ho、Fe、Ca、Si、Cl等不超过2％的杂质成分。)表1铽元素：镝元素(质量比)铽元素占该铽镝合金总质量百分比实施例13：175％实施例21：910％实施例319：195％如图1所示，现有的灰控制棒采用Ag-In-Cd合金作为吸收体。而Ag-In-Cd合金具有相对较大的中子吸收截面，尤其是Ag、In和Cd三种元素天然存在的同位素嬗变后的产物的中子吸收截面显著降低，因此以Ag-In-Cd合金作为吸收体的灰控制棒的反应性价值随燃耗下降非常快，大约5年的时间内就降低到初始值的80％左右，不再满足MSHIM模式对灰控制棒组件反应性价值的要求。如图1所示，本专利技术实施例1中，用铽镝合金(Tb占75％，Dy占25％)做灰控制棒的吸收体，Tb元素天然存在的同位素为100％的159Tb，经嬗变后的子代产物的中子吸收截面增大，即中子吸收能力逐渐增强，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种先进的灰控制棒用吸收体，其特征在于，该吸收体材料中含有铽、铽合金或铽的化合物，其中铽元素占该吸收体材料质量百分比的10～95％。

【技术特征摘要】
1.一种灰控制棒，该灰控制棒为细长实心管状结构，其特征在于，该灰控制棒由含有铽、铽合金或铽的化合物的材料制成，其中铽元素占灰控制棒总质量百分比的10～95％；制成该灰控制棒的材料中包含A组分和B组分；所述的A组分为：铽、铽合金或铽的化合物中的一种或几种；所述的B组分为：银、银合金、银的化合物、铪、铪合金、铪的化合物、铒、铒合金、铒的化合物、铕、铕合金、铕的化合物、镝、镝合金或镝的化合物中的一种或几种；其中，A组分中每采用1份铽元素，则B组分中对应加入0.1～9份的银元素、或0.05～3份的铪元素、或0.1～2份铒元素、或0.6～4份的铕元素、或0.6～4份的镝元素；以质量份计。2.一种灰控制棒，该灰控制棒为同心设置的内外两层细长实心管状结构，其特征在于，该灰控制棒的内层管或/和外层管由含有铽、铽合金或铽的化合物的材料制成，其中铽元素占灰控制棒总质量百分比的10～95％；制成该灰控制棒的材料中包含A组分和B组分；所述的A组分为：铽、铽合金或铽的化合物中的一种或几种；所述的B组分为：银、银合金、银的化合物、铪、铪合金、铪的化合物、铒、铒合金、铒的化合物、铕、铕合金、铕的化合物、镝、镝合金或镝的化合物中的一种或几种；其中，A组分中每采...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢俊强，汤春桃，黎辉，杨波，李继威，丁谦学，朱丽兵，刘家正，
申请(专利权)人：上海核工程研究设计院，
类型：发明
国别省市：