專利名稱:低溫供熱堆或研究堆超設計基準事故停堆方法和停堆系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于核反應堆控制領域，具體涉及一種核反應堆事故的停堆方法和停堆系統(tǒng)。
背景技術：
我國對核設施的安全非常重視，新設計和正在建造的低溫供熱堆或研究堆都必須研究外電源斷電保護系統(tǒng)拒動和提棒事故保護系統(tǒng)拒動的事故，這兩種都是超設計基準事故，雖然概率很低，但是它對核反應堆安全威脅很大。尤其是低溫供熱堆和研究堆不允許有廠外應急。為消除以上兩種超設計基準事故，必須研究設計超設計基準事故的停堆方法和停堆系統(tǒng)。采用核電站事故加硼水的方法向慢化劑中加硼溶液是解決上述超設計基準事故辦法之一。由于核電站有硼處理系統(tǒng)，而且正常運行時慢化劑中就含有硼，因此用加硼水實現(xiàn)停堆是很方便的。而低溫供熱堆或研究堆，沒有除硼系統(tǒng)，因此事故下采用向冷卻(慢化)劑中加硼水的方法，勢必生成大量含硼水，這不僅增加了去硼處理的復雜性，而且要耗費相當長的處理時間。尤其是利用核電站乏燃料建成的低溫供熱堆的冷卻(漫化)劑加上蓄壓水池的水容量很大，要大于1000噸水，更難去除水中的硼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠避免大量含硼水與大量冷卻(慢化)水混合，無需設置除硼復雜工藝系統(tǒng)和耗費大量除硼處理時間的低溫供熱堆或研究堆超設計基準事故的停堆方法和停堆系統(tǒng)。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種低溫供熱堆或研究堆超設計基準事故停堆方法，在堆芯內(nèi)靠近中央處布置至少兩個由中子吸收截面小的材料制成的空腔柵元，反應堆正常運行時，該空腔柵元內(nèi)充氮氣，在發(fā)生超設計基準事故時，向空腔柵元注入含硼水或去離子水，引入負反應性，實現(xiàn)停堆。
一種低溫供熱堆或研究堆超設計基準事故停堆系統(tǒng)，它包括在堆芯內(nèi)靠近中央處設有至少兩個由中子吸收截面小的材料制成的長度大于堆芯高度且兩端封閉的空腔柵元，一根管道的一端插入空腔柵元的底部，其另一端穿過反應堆容器，經(jīng)注入電磁閥與儲液罐相連，儲液罐上部還連有進氣閥和排氣閥，另一根管道的一端接到空腔柵元的上部，其另一端穿過反應堆容器，經(jīng)連配氣閥和供氣閥與氮氣瓶相連，供氣閥還與進氣閥相連。
一種低溫供熱堆或研究堆超設計基準事故停堆系統(tǒng)，在堆芯內(nèi)靠近中央處設有至少兩個由中子吸收截面小的材料制成的長度大于堆芯高度且上端密閉下端開口的空腔柵元，一根管道的一端從下端開口處插入空腔柵元直至其頂部，其另一端穿過反應堆容器與儲氣罐相連，同時還經(jīng)充氣閥、排氣電磁閥分別與氮氣瓶、真空罐相連。
本發(fā)明是在低溫供熱堆或研究堆的堆芯布置適量的空腔柵元，在正常運行時腔內(nèi)充氮氣，在外電源斷電事故下，電磁閥斷電并自動打開，使含硼水或去離子水靠重力或加壓注入空腔柵元內(nèi)，引入較大的負反應性，可實現(xiàn)熱停堆，甚至可達到冷停堆。若在電磁閥電源回路中串接表示“堆功率高”和“堆出口溫度高”的停堆接點，亦可以消除提棒事故保護系統(tǒng)拒動的嚴重后果。本發(fā)明是提供一種新的獨立的停堆方法和停堆系統(tǒng)，以保證低溫供熱堆或研究堆的安全。與核電站注含硼水的停堆方法相比，其顯著效果是可以避免大量含硼水與大量冷卻(慢化)水混合，這樣，無需設置除硼的復雜工藝系統(tǒng)和耗費大量的處理時間。而且在事故情況下向空腔柵元內(nèi)注入硼水或去離子水比核電站注硼響應時間短，甚至可與控制棒落棒響應時間相當。



圖1為本發(fā)明所提供的停堆系統(tǒng)的一個示意圖；圖2為本發(fā)明所提供的停堆系統(tǒng)的另一個示意圖。
圖中，1.注入電磁閥 2.配氣閥 3.供氣閥 4.加氣閥 5.排氣閥6.儲液罐 7.氮氣瓶 8.空腔柵元 9.堆芯 10.反應堆容器 11.排氣電磁閥 12.充氣閥 13.儲氣罐 14.真空罐 15.氮氣瓶 21、22、23.管道。
具體實施方式
一種低溫供熱堆或研究堆超設計基準事故停堆方法，是在堆芯內(nèi)靠近中央處布置至少兩個由中子吸收截面小的材料制成的空腔柵元，反應堆正常運行時，該空腔柵元內(nèi)充氮氣，在發(fā)生超設計基準事故時，向空腔柵元注入含硼水或去離子水，引入負反應性，實現(xiàn)停堆。
所說的空腔柵元是由鋁、或者鋯材料制成的中子吸收截面小的柵元狀部件，而且布置于靠近堆芯中子通量較高的位置，在空腔柵元內(nèi)注入含硼水或去離子水，在事故下可以吸收大量中子或改變水鈾比(H/U235)，使中子慢化，引入負反應性，實現(xiàn)停堆。其中，注入去離子水引入負反應性的大小還與堆芯具體結構和空腔柵元布置有關。核電站乏燃料低溫供熱堆核設計表明對于88盒乏燃料組件、插入燃料組件中的控制棒24組和9個“空腔柵元”組成的堆芯，熱態(tài)滿功率“空腔柵元”充水后引入負反應性大約為2％；對于108盒乏燃料組件、插入燃料組件中的控制棒32組盒13個“空腔柵元”組成的堆芯，熱態(tài)滿功率“空腔柵元”充水后引入負反應性13個“空腔柵元”充水后反應下降3.55％8個“空腔柵元”充水后反應下降2.13％5個“空腔柵元”充水后反應下降1.11％4個“空腔柵元”充水后反應下降0.846％；對于套管型燃料元件的高通量堆(研究堆)，在80盒裝載四區(qū)倒料，平衡倒料裝載下，堆芯布置四盒“空腔柵元”?！翱涨粬旁背渌笠胴摲磻詫τ诟邼忖櫲剂显s為1％；對于低濃鈾燃料元件約為0.5％。
本發(fā)明所提供的停堆系統(tǒng)詳述如下如圖1所示，以一座熱功率為200MW的核電站乏燃料低溫供熱堆為例?？涨粬旁?插入堆芯9中，布置在靠近堆芯9柵元內(nèi)，空腔柵元8是由鋁或鋯制成的柵元狀元件，空腔柵元8比堆芯9長，上下端都伸出10～20cm，并密封，管道21的一端插到空腔柵元8的底部，其另一端穿過堆容器10，經(jīng)注入電磁閥1與儲液罐6相連，儲液罐6上部還連有進氣閥4和排氣閥5，管道22的一端接到空腔柵元8的頂部，其另一端穿過堆容器10，經(jīng)配氣閥2和供氣閥3與氮氣瓶7相連。啟堆前關閉進氣閥4，開啟排氣閥5、配氣閥2、供氣閥3和注入電磁閥1，將空腔柵元8中含硼水或者去離子水壓到儲液罐6內(nèi)，當排氣閥5大量跑氣時，關閉供氣閥3和注入電磁閥1，再關排氣閥5，開啟進氣閥4。事故或檢驗時，注入電磁閥1斷電并自動開啟，儲液罐6中的含硼水或去離子水靠自重或者加壓注入空腔柵元8，引入負反應性，實現(xiàn)停堆。本方案適用于注入硼水或去離子水方式的停堆系統(tǒng)。這種注入方式比核電站注硼響應時間短，其響應時間可與控制棒下落相應時間相當。
如圖2所示，還以200MW核電站乏燃料低溫供熱堆為例。適當數(shù)量的空腔柵元8插入在堆芯9中，空腔柵元8比堆芯9長，上端伸出10～20cm并密封，下端伸出50～100cm并開口。一根管道23的一端從開口處插入空腔柵元8直至堆芯9上平面以上，另一端穿過堆容器10與儲氣罐13相連，同時它還分別經(jīng)充氣閥12和電磁閥11與氮氣瓶15和真空罐14相連。啟堆前，通過充氣閥12向空腔柵元8充氣，將空腔柵元8內(nèi)水位壓到堆芯9下平面和空腔柵元8開口處之間，并利用儲氣罐13減緩空腔柵元8內(nèi)水位波動。事故或試驗時，電磁閥11斷電并開啟，使空腔柵元8內(nèi)的氣體瀉到真空罐14內(nèi)，空腔柵元8充入冷卻(漫化)劑，引入負反應性，實現(xiàn)停堆。本方案僅適用于注水方式的停堆系統(tǒng)。
上述兩種停堆系統(tǒng)同樣適用于研究堆。
權利要求
1.一種低溫供熱堆或研究堆超設計基準事故停堆方法，其特征在于在堆芯內(nèi)靠近中央處布置至少兩個由中子吸收截面小的材料制成的空腔柵元，反應堆正常運行時，該空腔柵元內(nèi)充氮氣，在發(fā)生超設計基準事故時，向空腔柵元內(nèi)注入含硼水或去離子水，引入負反應性，實現(xiàn)停堆。
2.一種低溫供熱堆或研究堆超設計基準事故停堆系統(tǒng)，其特征在于在堆芯內(nèi)靠近中央處設有至少兩個由中子吸收截面小的材料制成的長度大于堆芯(9)高度且兩端封閉的空腔柵元(8)，一根管道(21)的一端插入空腔柵元(8)的底部，其另一端穿過反應堆容器，經(jīng)注入電磁閥(1)與儲液罐(6)相連，儲液罐(6)上部還連有進氣閥(4)和排氣閥(5)，另一根管道(22)的一端接到空腔柵元(8)的上部，其另一端穿過反應堆容器，經(jīng)連配氣閥(2)和供氣閥(3)與氮氣瓶(7)相連，供氣閥(3)還與進氣閥(4)相連。
3.一種低溫供熱堆或研究堆超設計基準事故停堆系統(tǒng)，其特征在于在堆芯內(nèi)靠近中央處設有至少兩個由中子吸收截面小的材料制成的長度大于堆芯(9)高度且上端密閉下端開口的空腔柵元(8)，管道(23)的一端從下端開口處插入空腔柵元(8)直至其頂部，另一端穿過反應堆容器與儲氣罐(13)相連，同時還經(jīng)充氣閥(12)、排氣電磁閥(11)分別與氮氣瓶(15)、真空罐(14)相連。
專利摘要
本發(fā)明屬于核反應堆控制領域，具體說是一種低溫供熱堆或研究堆超設計基準事故的停堆方法和停堆系統(tǒng)。其特征是在堆芯內(nèi)靠近中央處布置至少兩個由中子吸收截面小的材料制成的空腔柵元，反應堆正常運行時，該空腔柵元內(nèi)充氮氣，在發(fā)生超設計基準事故時，向空腔柵元注入含硼水或去離子水，引入負反應性，實現(xiàn)停堆。與注含硼水的停堆方法相比，其顯著效果是可以避免大量的含硼水與大量慢化水混合，這樣無需設置除硼的復雜系統(tǒng)和耗費大量的處理時間。而且在事故情況下向空腔柵元內(nèi)注入含硼水或去離子水比核電站注硼響應時間短，甚至可與控制棒落棒響應時間相當。
文檔編號G21C9/02GKCN1588559SQ200410069185
公開日2005年3月2日 申請日期2004年7月7日
發(fā)明者吳英華, 劉旭東, 岳昇, 宋丹戎 申請人:中國核動力研究設計院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan