[发明专利]一种钠冷快堆钠空泡反应性的测量方法及钠空泡实验组件

说明书

技术领域

本发明属于反应堆反应性系统校正技术领域，具体涉及一种钠冷快堆钠空泡反应性的测量方法及钠空泡实验组件。

背景技术

快中子反应堆是下一代核能系统的主要堆型，其中钠冷快中子动力堆（简称钠冷快堆）以其技术成熟度及优良性能等优势，在下一代核能系统开发中占有重要地位。钠冷快堆采用液态金属钠作为冷却剂，其钠空泡反应性效应是设计过程中的重要内容之一，涉及燃料选型、堆芯布置、安全系统及燃料管理、安全分析等。中国实验快堆是我国首座钠冷快中子动力堆，为了进行设计验证，并确立钠冷快堆安全审评标准，需在该堆上进行钠空泡反应性价值测量试验。钠空泡反应性效应属于小反应性效应，其准确测量是钠冷快堆面临的难题之一。上世纪六七十年代，国外实验快堆中采用专门试验通道移动钠空腔、钠空泡实验组件替代燃料组件等方法进行过钠空泡反应性的测量，国外堆芯组件由于结构不同，形成钠空腔所采用的密封方法不同，同时由于当时测量和控制技术比较落后，给测量结果造成较大误差。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的一个目的是提供一种精确的钠冷快堆钠空泡反应性的测量方法。

本发明的另一个目的是提供一种用于测量钠冷快堆钠空泡反应性的钠空泡实验组件。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种钠冷快堆钠空泡反应性价值的测量方法，具体包括以下步骤：

（Ⅰ）在钠冷快堆物理启动试验阶段，在堆芯选择一个测量位置；

（Ⅱ）在正常操作状态下步骤（I）中测量位置堆芯燃料组件存在钠冷却剂，调节反应堆状态至微小超临界状态，准确记录微小超临界状态下的堆芯状态参数、各控制棒的棒位以及在上述测量位置的中子探测器计数和反应性仪记录的反应性数据，根据中子探测器计数拟合计算得出微小超临界状态下中子指数增长的倍增周期，进而计算出进行了中子源和死时间修正的基准点的超临界反应性ρ₁；

（Ⅲ）完成基准点测量后，降棒停堆，待计数降低到本底时，采用无钠冷却剂存在的钠空泡实验组件替换步骤（Ⅱ）的燃料组件，调节预先选取的测量用控制棒，使反应堆状态恢复至前述微小超临界状态，并保证堆芯状态参数与步骤（Ⅱ）的堆芯状态参数相同，其他控制棒恢复至之前基准点棒位，准确记录在上述测量位置的中子探测器计数和反应性仪记录的反应性数据，按步骤（Ⅱ）的方法得到进行了中子源和死时间修正的测量点的超临界反应性ρ₂；

（Ⅳ）由ρ₁-ρ₂得到钠空泡反应性的测量值；

（Ⅴ）针对所选定的测量位置按步骤（Ⅱ）、（Ⅲ）各重复测量多次，对该测量值进行统计偏差修正，并进行温度修正、易裂变材料成分区别修正和综合误差修正，得到钠空泡反应性的标准误差修正值。

进一步，步骤（Ⅰ）中的钠冷快堆物理启动试验阶段已完成燃料装载试验、控制棒价值刻度试验及核发热点测量试验。

进一步，步骤（Ⅱ）、（Ⅲ）中，反应堆状态调节至微小超临界状态时，中子指数增长的倍增周期为100～120秒；要准确记录的堆芯状态参数包括反应堆循环泵转速、堆芯冷却剂温度、覆盖气体压力。

进一步，调节各控制棒时，各控制棒都采用单向提升方式。

进一步，步骤（Ⅲ）中所采用的钠空泡实验组件包括步骤（Ⅱ）中燃料组件的燃料元件棒区和分别密封连接在该燃料元件棒区上、下部的操作头、管脚，燃料元件棒区包括固定于栅格板上的成束的燃料元件棒和包容该棒束的外套六角导管，燃料元件棒束之间及燃料元件棒束与六角导管之间的空隙被操作头、管脚封闭形成实验所需的钠空腔。

再进一步，操作头包括组件操作端头和组件上过渡接头，组件上过渡接头与燃料元件棒区的六角导管之间密封连接。

进一步，管脚采用适应流量区栅格插孔的结构形式并制作成实心；管脚与燃料元件棒区的六角导管之间密封连接。

本发明测量钠空泡反应性价值时，采用专门设计的钠空泡实验组件，除引入钠空腔外，其与测量位置燃料组件的结构成分保持最大可能的相似性，以减少结构成分变化引入的反应性对钠空泡小反应性测量的影响，因此采用本发明方法能较精确测量钠冷快堆钠空泡反应性价值；此外，实验组件设计具备一定的通用性，以保证能测量多个位置的钠空泡反应性价值，得出其沿轴向的分布。

附图说明

图1是本发明提供的用于测量中国实验快堆钠空泡反应性的钠空泡实验组件的结构示意图；

图2是图1中沿A-A向的截面图。

具体实施方式