[发明专利]反应堆堆芯结构及其启停堆控制方式

说明书

技术领域

本发明涉及核电领域，更具体地说，涉及一种反应堆堆芯结构及其启停堆控制方式。

背景技术

核能作为清洁、高效、安全的绿色能源，受到了现代社会的极大重视。发展安全核能已成为当前各国解决能源不足、应对环境恶化和气候变暖的重要战略。从世界范围来看，核能的应用领域不断扩大，提供动力的核反应堆尺寸也趋于小型化，从大尺寸的电站商用压水堆，到针对船舶动力的船用核电堆，再到为海岛提供电能的海上浮动堆，其堆型尺寸在不断缩小，各尺寸核反应堆的出现也使得核能应用更加的灵活化、多样化。

常见的压水反应堆，其启堆、停堆过程主要靠毒物控制法来实现，典型方法便是利用吸收截面很高的材料制成控制棒，通过控制棒动作和其它反应性控制方法相互配合，进而实现启堆和停堆过程。但对于小型或微小型的反应堆，其在启停堆和功率调节过程中如果采用控制棒的方法，一方面会带来极大的加工难度，难以实现，另一方面会导致中子通量分布不均匀性增大。

“枪式”原子弹在引爆前，把爆炸燃料分成数大块，每块质量维持在临界以下。引爆时把燃料块迅速结合，达到临界质量，进行引爆。投掷在广岛的“小男孩”原子弹是把一小块高富集度射环燃料透过枪管射向另一大块靶燃料上，从而达到足够的临界质量。

“枪式“原子弹的最终使用目的是使高富集度燃料块快速实现超临界，完成爆炸过程，快速释放热量，造成杀伤效果，虽然具有启堆过程，但其本身不存在堆芯反应性控制和停堆的概念。微小型反应堆作为一种可控且缓慢释放热量的能量源，具有极其广阔的应用前景，必然需要一种安全有效的启停堆控制结构和方式。

控制棒组件是一种快速控制反应性的工具，在商用核电站中被广泛应用，在启动反应堆时主要通过提升控制棒等方式来减少中子的吸收率，向堆芯引入正反应性来实现启堆过程，而在事故工况下则将控制棒组件快速插入堆芯，引入负反应性，使反应堆紧急停堆，保证核安全。

控制棒组件对于大型反应堆堆芯反应性的控制和启停堆过程具有不可替代的作用，但对于小型化的反应堆，甚至更小尺寸的微小型反应堆，控制棒的方法，一方面会带来极大的加工难度，另一方面会导致中子通量分布不均匀性增大，不具有可应用性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对微小型反应堆，提供一种新型的反应堆堆芯结构及其启停堆控制方式。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种反应堆堆芯结构，包括固定燃料组件、移动燃料组件以及驱动机构；

所述固定燃料组件包括并排设置的若干第一燃料棒，若干所述第一燃料棒排布后形成导向孔，所述导向孔内设有对所述移动燃料组件进行导向的导向筒，所述移动燃料组件可在所述导向筒内轴向抽插；

所述移动燃料组件包括并排设置的若干第二燃料棒，所述移动燃料组件可沿轴向在第一位置和第二位置之间移动地与所述导向筒配合，所述移动燃料组件在所述第一位置时，所述移动燃料组件插入所述导向筒，所述移动燃料组件在所述第二位置时，所述移动燃料组件脱出所述导向筒；

所述驱动机构与所述移动燃料组件配合，向所述移动燃料组件提供向所述第一位置移动的驱动力。

优选地，若干所述第一燃料棒排布后的中部空出，形成所述导向孔。

优选地，所述导向筒的内孔外形大于所述移动燃料组件的断面外形。

优选地，所述导向筒的侧壁上设有侧流孔。

优选地，所述驱动机构包括一端与所述移动燃料组件连接的驱动杆，所述驱动杆位于所述移动燃料组件远离所述导向孔的一端。

优选地，所述反应堆堆芯结构还包括复位机构，所述复位机构与所述移动燃料组件配合，向所述移动燃料组件提供向所述第二位置移动的复位力。

优选地，所述复位机构包括向所述移动燃料组件提供向所述第二位置移动的弹力的复位弹簧。

优选地，所述复位机构设置在所述移动燃料组件远离所述导向孔的一端。

优选地，所述反应堆堆芯结构还包括设置在所述固体燃料组件的外围周圈的反射层。

本发明还构造一种所述反应堆堆芯结构的启停堆控制方式，包括以下步骤：

启动所述驱动机构，带动所述移动燃料组件向所述第一位置移动；

停止所述驱动机构，带动所述移动燃料组件向所述第二位置移动；或，

所述驱动机构带动所述移动燃料组件向所述第二位置移动。

优选地，所述反应堆堆芯结构还包括复位机构，所述复位机构与所述移动燃料组件配合，在停止所述驱动机构时，所述复位机构向所述移动燃料组件提供向所述第二位置移动的复位力。