[发明专利]将可燃抑制剂施加到核燃料棒覆层外表上面的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及核燃料棒。更具体地说，本发明涉及一种将可燃抑制剂施加到核燃料棒外表上面的方法，该可燃抑制剂将粘附在上面并且甚至在与冷却水接触后也将有效。

技术背景

可燃抑制剂是具有高中子吸收截面、能在中子辐射下逐渐烧掉的材料，一般用在核反应堆中控制核燃料的过度反应，而无需采用一个或者多个控制棒。可燃抑制剂目前被包含在核反应堆的燃料中。而且，由于可燃抑制剂的烧掉，可燃抑制剂的负反应性在活性区使用期限期间是下降的。这个领域中的专利例子包括美国专利第3,520,958、4,774,051、5,075,075和5,337,337(分别为Versteeg等人、Peeks等人、Kopel和Aoyama等人)以及美国专利公开第US2006/0109946A1(Lahoda等人)。

发明内容

通过在核燃料棒表面附近设置施加装置的本发明各种实施例可以满足各种需要。所述施加装置被用来利用多种材料喷射核燃料棒，这些材料是象例如研磨材料、可燃抑制剂以及/或者最终涂层等的材料。

根据本发明的一个实施例，一种将可燃抑制剂施加到核燃料棒上的方法包括：提供具有轴线和外表面的核燃料棒，所述外表面具有或者不具有多种氧化物和表面沉积物，以及在所述核燃料棒表面附近提供至少一个施加装置。

所述方法还包括：使所述核燃料棒绕其轴线转动，或者使所述至少一个施加装置运动而保持所述棒静止，然后，在相对于所述核燃料棒调整所述施加装置的位置的同时，通过经所述至少一个施加装置将研磨材料喷射到所述核燃料棒上，去掉所述核燃料棒外表面上任何氧化物和表面沉积物的一部分，或者可选择地，不去掉氧化物或者其他表面沉积物。

所述方法还包括：在相对于所述核燃料棒调整所述至少一个施加装置的位置的同时，通过经所述施加装置将可燃抑制剂喷射到所述核燃料棒上面，将可燃抑制剂施加到所述核燃料棒的表面上面。

根据本发明的另一个实施例，一种向核燃料棒施加可燃抑制剂的方法，包括：提供具有轴线和外表面的核燃料棒，所述外表面具有多种氧化物和表面沉积物。所述方法还包括：在所述核燃料棒的表面附近提供施加装置。所述施加装置包括贯穿延伸的通道。所述通道与压力气源以及颗粒源联通。所述方法还包括：在所述核燃料棒附近提供图像捕捉装置。所述图像捕捉装置适合于将图像传送给远方观察站。

所述方法还包括：使所述核燃料棒绕其轴线转动，然后，当相对于所述核燃料棒调整所述施加装置的位置时，通过经所述施加装置用研磨材料喷射所述核燃料棒，去掉所述核燃料棒外表面上的氧化物和表面沉积物的一部分。具体地说，将研磨颗粒经所述颗粒源引进所述施加装置的所述通道中，并经过所述施加装置的所述通道从所述压力气源排出压力气体，由此将所述研磨颗粒喷射到所述核燃料棒的表面上。

所述方法还包括：在相对于所述核燃料棒调整所述施加装置的位置时，通过经所述施加装置将可燃抑制剂喷射到所述核燃料棒上面，将可燃抑制剂施加到所述核燃料棒的表面上面。具体地说，将可燃抑制剂颗粒经所述颗粒源引进所述施加装置的所述通道中，并经过所述施加装置的所述通道从所述压力气源排出压力气体，由此将所述可燃抑制剂喷射到所述核燃料棒的表面上。

根据本发明的又一个实施例，一种用于将可燃抑制剂施加到核燃料棒上的方法，包括：(a)提供具有轴线和外表面的核燃料棒，所述外表面具有多种氧化物和表面沉积物，以及(b)在所述核燃料棒的表面附近提供施加装置。

所述方法还包括：(c)使所述核燃料棒绕其轴线转动，然后，(d)停止所述核燃料棒绕其轴线的转动。所述方法还包括：(e)在相对于所述核燃料棒调整所述施加装置的位置的同时，通过经所述施加装置将研磨材料喷射到所述核燃料棒上面，去掉所述核燃料棒的所述外表面上的氧化物和表面沉积物的一部分，以及(f)在相对于所述核燃料棒调整所述施加装置的位置的同时，通过经所述施加装置将可燃抑制剂喷射到所述核燃料棒上面，将可燃抑制剂施加到所述核燃料棒的表面上。

气体压力、颗粒尺寸以及距棒覆层的距离被调整到有效，使得颗粒以足够高的速度进行冲击，该速度高到足以引起表面活性，诸如在金属覆层的情形下，足以熔化燃料棒覆层的表面金属层。随后水与冲击后的、形成层的颗粒接触，将在外表颗粒层的外侧形成保护性氧化物涂层，于是，这个氧化物涂层保护其他内部可燃抑制剂层不会溶解到反应堆冷却剂中。这是一种意料不到的结果，因为可燃抑制剂通常可溶解于水性反应堆冷却剂。