[发明专利]适用于六角形结构高通量堆的中子源与堆外探测器布置

说明书

本发明属于核反应堆设计技术领域，具体涉及适用于六角形结构高通量堆的中子源与堆外探测器布置，用于对反应堆临界状态与功率水平的监督。针对传统高通量堆布置方案存的缺陷，本发明中子源放置在燃料区域一侧，不占用燃料区域及辐照孔道，且中子源紧贴燃料区域，不低于2个侧面与燃料区域相邻；源量程探测器布置在吊篮之外，且位于燃料区域另一侧。能够使中子源不占用原本用于布置燃料组件和辐照孔道的位置，降低核设计的难度；不占用辐照孔道，同时减少了对堆外探测器的量程覆盖范围要求，有利于堆外探测器的设计和采购；减少堆容器贯穿件数量。

技术领域

本发明属于核反应堆设计技术领域，具体涉及一种在六角形高通量试验堆堆芯的中子源与堆外探测器布置，用于对反应堆临界状态与功率水平的监督。

背景技术

高通量试验堆堆芯的反应堆临界状态与功率水平一般使用堆外探测器进行测量反应堆中子注量率水平及其变化，向控制与保护装置提供反应堆小功率、周期、核功率信号，向操作人员提供反应堆停堆、启堆和运行期间反应堆的状态信息，监督反应堆启堆、运行和停堆期间的核临界状态与功率水平信息。

传统的高通量中子源布置在堆(燃料区域)内，不同类型堆外探测器布置在以堆芯中心为圆心的同一圆周上。该布置方案的主要缺点是：1)中子源挤占燃料组件位置，不利于开展堆芯设计；2)为了进一步提高源量程探测器的中子注量率，必须要求堆外探测器布置所在的圆周半径尽可能小，堆外探测器尽可能贴近堆芯燃料区，这样会导致源量程探测器之外的其它探测器(中间量程探测器及功率量程探测器)的中子注量率过大，中间量程探测器及功率量程探测器的探测量程难以覆盖，对探测器量程覆盖范围要求高，不利于探测器选型与采购；3)为了减少外加中子源强需求，源量程探测器一般布置在堆容器内，传统布置各探测器布置点圆周半径保持一致，所以其他探测器也会布置在堆容器内，导致堆容器贯穿件数目增加，增加反应堆失效概率。

发明内容

针对传统高通量堆布置方案存的以上缺陷，本发明提供一种适用于六角形结构高通量堆的中子源与堆外探测器布置，目的在于，使中子源不占用原本用于布置燃料组件的位置，减少对堆外中间量程探测器及功率量程探测器的量程覆盖范围要求。

本发明通过下述技术方案实现：

提供一种适用于六角形结构高通量堆的中子源与堆外探测器布置，即中子源放置在燃料区域一侧，不占用燃料区域及辐照孔道，且中子源紧贴燃料区域，不低于2个侧面与燃料区域相邻；源量程探测器布置在吊篮之外，且位于燃料区域另一侧。本发明提出的一种适用于六角形结构高通量堆的中子源与堆外探测器布置，基本思路是，中子源放置在堆芯(燃料组件布置区域外)一侧，紧贴燃料区域，但不占用燃料区域及辐照孔道所需的位置，源量程探测器布置在另一侧吊篮之外，相对于堆芯中心，源量程探测器与中子源的夹角控制在一定范围内。

作为优选技术方案，以堆芯中心为圆心，源量程探测器与中子源夹角α在90°-160°之间，优选源量程探测器与中子源夹角α为150°。

作为优选技术方案，中间量程探测器及功率量程探测器位于以堆芯中心为圆心的同一圆周上，源量程探测器与堆芯中心的距离为r₁，中间量程探测器及功率量程探测器与堆芯中心的距离为r₂，0r₂-r₁。本发明将源量程探测器与中间量程探测器和功率量程探测器布置在堆芯中心为圆心的不同圆周上，源量程探测器布置在距离堆芯较近的位置，可以在堆芯处于次临界条件，中子注量率较低的条件下，确保计数响应仍然能够满足要求，功率量程探测器和中间量程探测器布置在距离堆芯稍远的地方，使得在堆芯功率提升到较高水平，中子注量率较高的条件下，通过拉长与堆芯的距离，功率量程探测器和中间量程探测器的中子注量率有所降低，但与源量程探测的注量率差异在可接受范围内，对量程要求也相应降低，同时，这一设计可将功率量程探测器和中间量程探测器挪至堆容器以外，从而减少堆容器贯穿件。