[发明专利]解决高功率下水锅炉溶液核反应堆功率波动的方法

摘要

本发明公开了解决高功率下“水锅炉”溶液核反应堆功率波动的方法，涉及堆功率>100kW、堆功率密度为2.0～2.5kW/L的“水锅炉”溶液反应堆，包括有内装高浓铀UO2(NO3)2溶液的堆芯容器，容器气腔与堆芯气回路连通，溶液内有控制棒、冷却管，堆芯容器周围布有中子反射层，堆芯容器及中子反射层浸没在堆水池里，堆水池和装有堆芯气回路的堆小室用第二道密封屏障将其与堆厅隔离；对这种溶液堆，克服其在高功率运行产生功率波动的措施是加大冷却管冷却面积；将冷却管布置在溶液低功率密度区；设置堆芯容器气腔及堆芯气回路为正压，可减少堆芯容器产生气泡的体积量，有效扼制溶液气泡逸出对反应性的影响，保障堆在高功率下稳定运行。

主权项

解决高功率下水锅炉溶液核反应堆功率波动的方法：包括：对堆功率﹥100kW、堆功率密度为2.0～2.5kW/L，具有下述基本结构的水锅炉溶液堆：①在平底或碟底圆柱型封闭竖装的不锈钢堆芯容器（4）内，装有体积为50 L～100 L的核燃料溶液UO2（NO3）2（5），该核燃料溶液UO2（NO3）2（5）上面的容器腔体部分为气腔（6）；②堆芯容器（4）内的核燃料溶液UO2（NO3）2 （5）划为内外两区，在其内区设置有3～6根控制棒导管内装控制棒，在其外区布置辐射状或均布的冷却管；③在堆芯容器（4）底部设置堆底中子反射层（2），在对应核燃料溶液UO2（NO3）2（5）的容器壁外侧设置堆侧中子反射层（3），在堆底中子反射层（2）下面为堆芯容器支撑（1）；④堆芯容器（4）内核燃料溶液UO2（NO3）2上面的气腔（6），连通堆芯容器（4）外上面的由气体预热器（7）、氢氧复合器（8）、气水分离器（9）、鼓风机（10）串接组成的气回路（11）；⑤整个堆芯容器（4）、堆侧中子反射层（3）、堆底中子反射层（2）和下面的堆芯容器支撑（1）都容装浸没在堆水池（12‑1）的池水里；⑥在堆水池（12‑1）外面,设置由堆厅防护壁（13‑1）构成的密封屏障堆厅（13）,包括有这种基本结构的水锅炉溶液核反应堆，其特征在在于：克服其在高功率运行下产生功率波动的扼制技术措施是：a、加大布置在核燃料溶液UO2（NO3）2外区辐射状或均布冷却管的冷却面积，提高核燃料溶液UO2（NO3）2的过冷度，减少气和汽泡的逸出，针对Argus堆冷却盘管的面积，将堆芯核燃料溶液UO2（NO3）2外区冷却管的面积设计为≥3.5m2，即至少是Argus堆冷却盘管面积的十倍；b、将布置在堆芯核燃料溶液UO2（NO3）2（5）外区的辐射状或均布的冷却管，布置在堆芯核燃料溶液UO2（NO3）2（5）的低功率密度区；c、将堆水池（12‑1）和池水上面装有堆芯气回路（11）的堆小室（12‑2）,用一道密封屏障（12）将其与堆厅（13）相隔离，构成了由堆水池（12‑1）和堆小室（12‑2）所组成的溶液堆的第二道密封屏障；堆厅（13）构成溶液堆的第三道密封屏障；而堆芯容器（4）及外面串联的气回路（11）成为溶液堆的第一道密封屏障；溶液堆功率运行时，将第一道密封屏障内的堆芯气回路（11）和气腔（6）的气压设置为扼制核燃料UO2（NO3）2液面波动的正气压，即大于大气压的气回路气压；第二道密封屏障内堆小室（12‑2）内的气压为负压，即小于大气压的堆小室气压；第三道密封屏障堆厅（13）内的气压为微负压，即大于第二道密封内的负压而小于堆厅（13）外环境气压的气体压力；这三道放射性屏蔽密封，既保障了环境的安全，又由于第一道密封屏障内的气回路（11）和气腔（6）的气压为正气压，大大扼制了堆芯核燃料溶液UO2（NO3）2 大量的气和汽泡逸出而导致逸出的气和汽泡体积对反应性的影响。