[发明专利]一种含双层中子毒物的核燃料贮存系统

说明书

技术领域

本发明属于核安全控制技术领域，涉及一种含双层中子毒物的核燃料贮存系统。

背景技术

随着我国核电机组的逐步投产，乏燃料组件的数量也在成倍增长。我国核燃料循环政策是对乏燃料进行后处理，乏燃料在核电站在堆贮存水池短期贮存后就需要运输至后处理厂或中间贮存设施，以便今后进行乏燃料后处理。随着我国核电装机总容量的增大，需要贮存的乏燃料组件数量将大幅增加。当前各不同机型乏燃料贮存设施基本均是按照满足核电厂10年至20年的贮存量进行设计的，而机组的设计寿命通常为40年甚至达到60年。在我国后处理厂的建设建成时间和建成后的后处理能力还不能满足要求的情况下，大量的乏燃料组件将面临长期的中间贮存，因此在有限的厂址中提高乏燃料组件的贮存能力在经济性和安全性方面提出了要求。

乏燃料贮存从早期的不使用中子毒物进行临界安全控制的方式进行贮存，到目前广泛采用的使用一定形式和布置的中子毒物进行临界安全控制而达到密集贮存的目标，各国均对乏燃料贮存的改进设计投入了大量的研究和实践。

发明内容

本发明的目的是针对核电厂乏燃料贮存水池中临界安全的控制要求，提供一种含双层中子毒物的核燃料贮存系统，以提高核燃料组件贮存的经济性和安全性。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种含双层中子毒物的核燃料贮存系统，所述的核燃料贮存系统包含10-1000个，优选700-900个核燃料贮存单元、双层中子毒物、中子慢化介质、燃料组件存放区、以及燃料组件存放区中存放的燃料组件，

每个核燃料贮存单元依靠外壁的包围形成内部空间，内部空间中设置双层中子毒物；每层中子毒物的横截面均为L形，且L形横截面的两端与所述的每个核燃料贮存单元的外壁相交；双层中子毒物之间形成一定的空隙，所述的空隙中填充所述的中子慢化介质，

每个核燃料贮存单元中靠内侧的一层中子毒物与该核燃料贮存单元的外壁包围形成所述的燃料组件存放区。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种含双层中子毒物的核燃料贮存系统，其中所述的中子毒物为含较大中子吸收截面核素的物质，所述核素选自硼、钆、镉、银和/或铪。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种含双层中子毒物的核燃料贮存系统，其中所述的中子毒物的总厚度为2.5-5mm。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种含双层中子毒物的核燃料贮存系统，其中每个核燃料贮存单元中的双层中子毒物的高度覆盖该核燃料贮存单元中在所述的燃料组件存放区中存放的燃料组件活性段的高度。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种含双层中子毒物的核燃料贮存系统，其中所述的中子慢化介质为轻水或含硼轻水。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种含双层中子毒物的核燃料贮存系统，其中所述的燃料贮存单元的外壁的材质为具有一定硬度、耐腐蚀的结构材料。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种含双层中子毒物的核燃料贮存系统，其中所述燃料贮存单元的外壁的材质为各种不锈钢或钛合金。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种含双层中子毒物的核燃料贮存系统，其中所述的空隙的宽度为2-30mm。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种含双层中子毒物的核燃料贮存系统，其中所述的燃料组件包含燃料棒、导向管、仪表管。

本发明的有益效果在于，利用本发明的含双层中子毒物的核燃料贮存系统，可以提高核燃料组件贮存的经济性和安全性，增大贮存能力。本发明在满足临界安全控制的前提下使临界安全的控制对象即燃料组件的距离更近，增大了中子毒物的中子吸收效应，减小了燃料贮存单元之间的栅距，增大了乏燃料贮存水池或容器的贮存能力。

本发明在乏燃料水池燃料贮存单元中设置双层中子毒物，增大了中子毒物的中子吸收效应，在满足临界安全的条件下可以使燃料组件的布置更加紧密，该结构可以有效利用空间，达到提高水池的燃料贮存能力的目的。该结构同样适用于装载燃料组件的容器。采用本发明的技术方案之后，根据所选择的中子毒物的类型，燃料贮存系统可以通过调节燃料贮存单元的距离，中子毒物的布置实现在正常和可信事故工况保证系统的临界安全。

附图说明

图1为示例性的本发明的含双层中子毒物的核燃料贮存系统中一个核燃料贮存单元的横截面图。

图2为对照性的含单层中子毒物的核燃料贮存系统中一个核燃料贮存单元的横截面图。

图3为示例性的本发明的含双层中子毒物的核燃料贮存系统中燃料组件的装载曲线。

具体实施方式