[发明专利]一种灰控制棒及吸收体

说明书

技术领域

本发明属于核电站反应性控制技术领域，具体涉及一种先进的灰控制棒及吸收体材料。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

实现本发明目的的技术方案：一种先进的灰控制棒用吸收体，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％。

如上所述的一种先进的灰控制棒用吸收体，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。

如上所述的一种先进的灰控制棒用吸收体，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。

如上所述的一种先进的灰控制棒用吸收体，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)。

如上所述的一种先进的灰控制棒用吸收体，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)。

本发明所述的一种先进的灰控制棒，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％。

本发明所述的一种先进的灰控制棒，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％。

如上所述的一种先进的灰控制棒，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。