[发明专利]核电站中子毒物悬挂样片装置

说明书

技术领域

本发明涉及核电站乏燃料水池中子毒物监控领域，尤其涉及一种核电站乏燃料水池中子毒物悬挂样片装置，其可用于在核电站的水下乏燃料贮存格架的整个寿期内对贮存设施中的中子毒物进行有效性验证，以确保乏燃料贮存格架所在的水池保持次临界安全和乏燃料操作及贮存时不卡阻燃料组件，维持核电站中乏燃料组件的安全贮存。

背景技术

中子毒物是强烈吸收中子而不发生裂变的物质，如硼、钆等，硼在很宽的中子能量范围内均能有效地吸收中子，使反应堆内的链式反应受到抑制。因为纯硼又硬又脆无法加工，实际均采用碳化硼、金属硼化物等含硼材料。可溶性硼酸在反应堆出事故时被喷射到堆芯中，使反应堆迅速停止运行。钆的中子吸收截面很高，吸收中子后不再具有毒性。在反应堆运行时，它的毒性不断下降，部分补偿了燃料逐渐消耗的效应。

水下乏燃料贮存格架可用于在核电站湿式贮存乏燃料组件，由于乏燃料组件衰变能力强，贮存时相邻乏燃料组件间距小，再加上池水的慢化作用，在不设置吸收中子的中子毒物材料的情况下很容易达到临界。在核电站乏燃料贮存格架的整个寿期内，中子毒物材料都要有足够的吸收中子能力，同时中子毒物材料在外界因素(如池水、伽马辐照等)作用下其肿胀量不应引起乏燃料贮存格架内用于存放乏燃料组件的贮存小室内腔减小而导致卡阻燃料组件。但是，中子毒物材料一般都固定在乏燃料贮存格架上，考虑到安全问题，装有乏燃料组件的乏燃料贮存格架一般不宜直接取出，因此很难直接对乏燃料贮存格架中的中子毒物材料进行检查。

作为拥有104个在役商运核电机组的核电大国的美国，在其近40年的运营过程中发现，一些乏燃料贮存格架使用的中子毒物材料，如Borafiex、Boral等，在使用过程中发现有裂隙、肿胀、产生气泡和材料损失等降级现象，这些降级导致了中子毒物材料的中子吸收能力下降和卡阻燃料组件，引起临界和乏燃料组件破损风险。NRC在分析中子毒物材料降级问题后，在美国核电站安全审评时提出核电站应设置在役检查措施，如设置中子毒物悬挂样片，以确保中子毒物材料在整个寿期内的有效性，但并未提供具体的悬挂样片的设置、结构型式、检查周期、检查内容和验收标准。

在中国国内，国家核安全局曾于2010年4月在北京组织召开M310改进型核电站安分和环评共性问题第二次讨论会，会议要求，核电站应参考美国核电站的经验，设置乏燃料贮存格架中子毒物的在役检查措施，以确保中子毒物的有效性。但是，国内并无在乏燃料贮存格架中设置中子毒物悬挂样片的经验，而在国内首次建设的AP1000核电机组的中子毒物悬挂样片目前获得的资料也仅有概念性描述，并无确实可行方案。随着国内核电机组的大规模建设和投入运营，如何设置中子毒物悬挂样片进行中子毒物材料有效性检查以保证乏燃料组件的安全贮存已成为一个迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种核电站中子毒物悬挂样片装置，其含有可覆盖整个乏燃料贮存格架寿期的中子样片数量，可定期从其中取出样片进行检查以判断乏燃料贮存格架中的中子毒物材料是否有效。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电站中子毒物悬挂样片装置，其包括上管座、下管座、安装于上管座和下管座之间的多个支撑框梁，以及设于支撑框梁外侧并与支撑框梁固定连接的样片挂槽。

作为本发明核电站中子毒物悬挂样片装置的一种改进，所述中子毒物悬挂样片装置设有四个所述支撑框梁，所述支撑框梁为角钢。

作为本发明核电站中子毒物悬挂样片装置的一种改进，所述支撑框梁的内侧设有与各个支撑框梁固定连接的加强筋板。

作为本发明核电站中子毒物悬挂样片装置的一种改进，所述样片挂槽整体呈直角U型。

作为本发明核电站中子毒物悬挂样片装置的一种改进，所述样片挂槽的内侧相向地开设有用于嵌装悬挂样片的嵌槽，所述样片挂槽的底部设有止挡板。

作为本发明核电站中子毒物悬挂样片装置的一种改进，所述悬挂样片上设有吊装操作孔。

作为本发明核电站中子毒物悬挂样片装置的一种改进，所述样片挂槽在相对的侧面沿所述支撑框梁的长度方向彼此错开。

作为本发明核电站中子毒物悬挂样片装置的一种改进，所述上管座设有定位导向孔和操作沟槽。

作为本发明核电站中子毒物悬挂样片装置的一种改进，所述下管座设有圆通孔。