[发明专利]可燃毒物和小型板状压水堆

说明书

本发明提供了一种可燃毒物，包括富集同位素¹⁶⁷Er类物质和锕系核素²³¹Pa类物质中的一种和PACS‑J。本申请还提供了一种小型板状压水堆，包括核燃料和可燃毒物；所述核燃料为弥散型UO₂，所述可燃毒物包括富集同位素¹⁶⁷Er类物质和锕系核素²³¹Pa类物质中的一种和PACS‑J。本申请以¹⁶⁷Er、²³¹Pa中的一种和PACS‑J匹配作为可燃毒物，本发明提出上述新型可燃毒物的组合，给出针对具体板状元件压水堆堆芯的组合匹配，使板状元件压水堆堆芯获得更长的堆芯寿期，提高了燃料利用率，同时显著降低了堆芯在燃耗过程中的剩余反应性波动。

技术领域

本发明涉及核反应堆技术领域，尤其涉及可燃毒物和小型板状压水堆。

背景技术

可燃毒物因本身具有较大的灵活性，使得在堆芯设计中扮演着更加重要的角色。目前商用压水堆普遍采用硼和钆等核素作为可燃毒物时，堆芯寿期并不能超过无可燃毒物时的堆芯寿期，随着反应堆发展，在保证反应性可控的情况下，要求尽可能长的堆芯寿期，以实现更好的经济性。

部分小型反应堆通过采用更高的燃料富集度(60％～97％)，使得堆芯寿期得到延长。但高燃料富集度使得小型反应堆具有更大的初始剩余反应性需要进行控制，如果继续采用传统压水堆可燃毒物来抑制更大的剩余反应性，可能会出现寿期初无法抑制住较大的剩余反应性，寿期内反应性出现较大波动，寿期末出现较大反应性惩罚等情况。另一方面，目前作为可燃毒物的核素主要为钆和硼等，这些核素具有较大中子吸收截面，可以吸收中子控制堆芯反应性，但吸收中子后所产生的子代核素，在反应堆中并不能起到任何作用，无法实现堆芯寿期的延长。因此还未见有所选传统可燃毒物材料适用于较高燃料富集度的堆芯，并且在寿期末利用可燃毒物自身特性来实现堆芯寿期的延长。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种可燃毒物和小型板状压水堆，本申请提供的可燃毒物能够抑制住寿期初的剩余反应性，并且寿期末可以延长堆芯寿期。

有鉴于此，本申请提供了一种可燃毒物，包括富集同位素¹⁶⁷Er类物质和锕系核素²³¹Pa类物质中的一种和PACS-J。

优选的，所述富集同位素¹⁶⁷Er类物质为¹⁶⁷Er₂O₃。

优选的，所述锕系核素²³¹Pa类物质为²³¹Pa₂O₃。

本申请还提供了一种小型板状压水堆，包括核燃料和可燃毒物；所述核燃料为弥散型UO₂，所述可燃毒物包括富集同位素¹⁶⁷Er类物质和锕系核素²³¹Pa类物质中的一种和PACS-J，所述可燃毒物的装载形式为弥散型。

优选的，所述核燃料的富集度为60～97％。

优选的，所述核燃料的富集度为60～70％。

优选的，所述核燃料的包壳为Zr-4。

优选的，所述核燃料的慢化剂为轻水，冷却剂为轻水。

优选的，所述核燃料的富集度为60～70％，所述PACS-J和¹⁶⁷Er的组合中：含PACS-J和¹⁶⁷Er的可燃毒物板数量分别为1块和4块～8块；

PACS-J和²³¹Pa的组合中：含PACS-J和²³¹Pa的可燃毒物板数量分别为1块和10块～12块；