[发明专利]一种利用压水堆嬗变长寿命高放核素的方法

权利要求书

1.一种利用压水堆嬗变长寿命高放核素的方法，其特征在于：

在初始循环堆芯燃料布置时，在初始堆芯布置（1）堆芯外围装载具有嬗变靶件的嬗变组件（3）的新料，在此期间使压水堆工作；

在过渡循环期间使压水堆工作，在第一过渡循环和第二过渡循环开始之前的换料过程为：首先将初始循环于堆芯外围的、经过辐照的具有嬗变靶件的嬗变组件（3）装载到压水堆堆芯中间位置，替换原有的具有氧化物核燃料棒的燃料组件（2），继续在该燃料组件布置位置装载具有嬗变靶件的嬗变组件（3）；对于堆芯内燃料组件装载位置，将经过三个辐照批次的具有氧化物核燃料棒的燃料组件（2）卸出堆芯，使用上一循环的经过一个辐照批次或两个辐照批次的具有氧化物核燃料棒的燃料组件（2）进行堆芯装载；

在至少一个平衡循环期间使压水堆工作，堆芯嬗变平衡循环堆芯布置（17）中将同时装载具有氧化物核燃料棒的燃料组件（2）和具有嬗变靶件的嬗变组件（3），平衡循环的换料过程为：将经过三个辐照批次的具有嬗变靶件的嬗变组件（3）卸出堆芯，使用在堆内经过两个辐照批次的具有嬗变靶件的嬗变组件（3）进行替换，在堆内经过两个辐照批次的具有嬗变靶件的嬗变组件（3）所在堆芯装载位置将装载在堆内经过一个辐照批次的具有嬗变靶件的嬗变组件（3），在堆内经过一个辐照批次的具有嬗变靶件的嬗变组件（3）继续装载新的具有嬗变靶件的嬗变组件（3）；对于具有氧化物核燃料棒的燃料组件（2），堆芯换料过程相同，每个平衡循环之间具有氧化物核燃料棒的燃料组件（2）新燃料组件更换具有氧化物核燃料棒的燃料组件（2）乏燃料组件。

2.根据权利要求1所述的一种利用压水堆嬗变长寿命高放核素的方法，其特征在于：所述换料过程中更换乏燃料组件的具有嬗变靶件的嬗变组件（3）新燃料组件具有相同的核燃料同位素组分和相同的易裂变核素装载质量。

3.根据权利要求1所述的一种利用压水堆嬗变长寿命高放核素的方法，其特征在于：所述具有氧化物核燃料棒的燃料组件（2）为氧化物核燃料棒（6）、控制棒导向管（7）和通量测量管（8）构成的每边有多个燃料棒的正方形底网格，在所述的正方形底网格中控制棒导向管（7）周围装载不同数目的可燃毒物燃料棒（9）。

4.根据权利要求1所述的一种利用压水堆嬗变长寿命高放核素的方法，其特征在于：所述具有嬗变靶件的嬗变组件（3）为控制棒导向管（7）、通量测量管（8）、MA嬗变靶件棒（10）、LLFP嬗变靶件棒（11）和铀氢锆燃料棒（12）构成的每边有多个燃料棒的正方形底网格，所述通量测量管（8）位于正方形底网格中央，控制棒导向管（7）离散布置在正方形底网格中，所述MA嬗变靶件棒（10）和LLFP嬗变靶件棒（11）布置在控制棒导向管（7）周围，在正方形底网格四个顶角位置布置MA嬗变靶件棒（10），所述的具有嬗变靶件的嬗变组件（3）的核燃料采用铀氢锆燃料棒（12）。

5.根据权利要求4所述的一种利用压水堆嬗变长寿命高放核素的方法，其特征在于：所述MA嬗变靶件棒（10）和LLFP嬗变靶件棒（11）由嬗变包壳（16）和包覆在其内的嬗变芯块（15）组成，所述嬗变芯块（15）由嬗变基体材料（14）和包覆在其内的嬗变包覆颗粒（13）组成。

6.根据权利要求5所述的一种利用压水堆嬗变长寿命高放核素的方法，其特征在于：所述MA嬗变靶件棒（10）中的嬗变颗粒（13）由钇稳定氧化锆材料内包覆MA嬗变核素组成，所述LLFP嬗变靶件棒（11）中的嬗变颗粒（13）由钇稳定氧化锆材料内包覆LLFP嬗变核素组成；所述嬗变颗粒（13）均匀弥散在所述嬗变基体材料（14）中；所述嬗变颗粒（13）占嬗变芯块（15）的体积比为60%，所述MA嬗变靶件棒（10）中的嬗变颗粒（13）的钇稳定氧化锆材料和MA嬗变核素的体积比为1：1，所述LLFP嬗变靶件棒（11）中嬗变颗粒（13）的钇稳定氧化锆材料和LLFP嬗变核素的体积比为1：1。

7.根据权利要求6所述的一种利用压水堆嬗变长寿命高放核素的方法，其特征在于：所述嬗变颗粒（13）中的MA嬗变核素的化学形式为氧化物形式，次锕系核素中镎，镅和锔的同位素核素比例选取卸料燃耗为50GWd/tIHM乏燃料次锕系核素组分，乏燃料堆外冷却七年。