[发明专利]具有快中子转换区的核反应堆堆芯

说明书

技术领域

本发明属于一种核反应堆堆芯，具体是一种具有快中子转换区的核反应 堆堆芯。

技术背景

由于核材料的考验需要快中子注量率，而核燃料的考验和同位素生产需要 热中子注量率，故以燃料材料考验为主的工程试验核反应堆追求紧凑堆芯和 高的快中子注量率或热中子注量率。另外也要为开展各种试验研究或有较大 的辐照空间创造条件。

俄罗斯PIK堆的堆芯为圆柱形，热中子注量率4.56×10¹⁵n/(cm²·s)，快中 子注量率7.2×10¹⁴n/(cm²·s)(En＞0.8MeV)。燃料为富集度90％的UO₂-Mo-Cu 弥散体。燃料元件为“十字麻花型燃料针”，堆芯功率密度最大值为6000W/ cm³。

法国JHR堆在一个栅元中布置90个“十字麻花型燃料针”，中心有直径 32mm的孔道，放置考验件，快中子注量率为10.5×10¹⁴n/(cm²·s)，组件内的 功率密度相当高，但“十字麻花型燃料针”的传热能力很差，要用锆或不锈 钢做包壳，堆芯要高压、高流速才能导出热量。

发明内容

本发明目的在于：提供一种具有快中子转换区的核反应堆堆芯，以提高 工程试验堆的快中子注量率。

本发明的技术方案如下：

一种具有快中子转换区的核反应堆堆芯，其特征在于：所述的核反应堆 堆芯由快中子转换区、基础堆芯区和反射层区组成；快中子转换区位于核反 应堆的中心，由中心栅元、第二圈栅元和第三圈栅元构成；基础堆芯区位于 快中子转换区的外围，由第四圈栅元构成；反射层区位于基础堆芯区的外围， 由第五圈栅元和第六圈栅元构成；快中子转换区的栅元中布置短燃料组件， 基础堆芯区的栅元中布置长燃料组件；反射层区栅元中布置铍组件；堆芯呈 六角形，具体布置如下：

中心栅元布置有1盒铝组件，第二圈栅元为六角形布置，共有6盒六层 短燃料组件，第三圈栅元间隔布置有6盒带控制棒的铍组件和6盒四层短燃 料组件，由此组成快中子转换区；第四圈栅元布置有18盒七层长燃料组件， 由此组成基础堆芯区；第五圈栅元间隔布置有12盒带控制棒的铍组件和12 盒带靶件的铍组件，第六圈栅元布置有30盒带靶件的铍组件，由此组成反射 层区。

如上所述的核反应堆堆芯，其特征在于：所述六层短燃料组件和四层短 燃料组件的长度为长燃料组件长度的50～85％。

如上所述的核反应堆堆芯，其特征在于：所述的六层短燃料组件和四层 短燃料组件的芯体可为0.5mm厚的UMo合金芯体，也可为增厚的U₃Si₂芯体。

本发明的效果在于：由于本发明的堆芯由快中子转换区、基础堆芯区和 反射层区组成，而采用短燃料组件组成的快中子转换区，在相同堆芯压差下， 短燃料组件水流流速高，有利于热量的导出，既允许有较高的功率密度，又 有较高的快中子注量率。

附图说明

图1是本发明的堆芯布置图。

图中：1.铝组件；2.六层短燃料组件；3.四层短燃料组件；4.带控制棒的 铍组件；5.长燃料组件；6.带靶件的铍组件。

具体实施方式

如图1所示，本发明的反应堆堆芯由快中子转换区、基础堆芯区和反射层 区组成，共有6圈91个栅元。快中子转换区位于核反应堆的中心，基础堆芯 区位于快中子转换区的外围，反射层区位于基础堆芯区的外围。堆芯呈六角形， 栅元具体布置如下：

快中子转换区由中心栅元、第二圈栅元和第三圈栅元共19个栅元构成， 其中：中心栅元有1个，第二圈栅元有6个，第三圈栅元有12个。中心栅元 中布置有1盒铝组件1，第二圈栅元为六角形布置，共有6盒六层短燃料组件 2，第三圈栅元间隔布置有6盒四层短燃料组件3和6盒带控制棒的铍组件4。 基础堆芯区由第四圈共18个栅元组成，其中：栅元中布置有18盒七层长燃料 组件5。反射层区由第五圈栅元和第六圈栅元共54个栅元构成，其中：第五 圈栅元间隔布置有12盒带控制棒的铍组件3和12盒带靶件的铍组件6，第六 圈栅元布置有30盒带靶件的铍组件6。