[发明专利]一种内部通水的控制棒

说明书

本发明公开了一种内部通水的控制棒，包括吸收体、以及设于吸收体两端的上端塞和下端塞，所述吸收体内设有液体流通通道，所述下端塞上设有进液孔，上端塞设有排液孔，反应堆内液体由进液孔流入液体流通通道、后经排液孔流出。相对于现有的实心控制棒，本发明提供的控制棒为中空结构，允许反应堆内冷却剂剂慢化剂沿控制棒内部流通，利于提升控制棒的中子吸收性能及控制棒的抗辐照肿胀性能。

技术领域

本发明涉及反应堆核燃料控制棒技术领域，具体涉及一种内部通水的控制棒。

背景技术

现有控制棒组件，如图1所示，通常是将控制棒装在星形架上，构成控制棒组件。星形架由中心筒和翼板及圆柱形指状管钎焊连接成一体。16个翼板各带一个或两个指状管，指状管中攻内螺纹用来连接控制棒。现有控制棒，如图3所示，是将Ag-In-Cd吸收体(或不锈钢短棒)及压紧弹簧装入包壳管内充氦气后密封焊接而成。为改善包壳耐磨性，对包壳外表面及下端塞进行渗氮处理。为减缓Ag-In-Cd合金辐照肿胀影响，吸收体下端直径略小。控制棒下端设计成弹头形，当控制棒插入导向管时起导向作用。上端塞上部带一缩径段，以增加控制棒的柔度，减少与导向管的摩擦。

现有控制棒内部没有冷却剂经过，其中子吸收性能还有很大提升空间；由于现有控制棒采用实心吸收体，导致辐照后吸收体易变形，其抗辐照肿胀性能也还存在改进空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有控制棒的中子吸收性能及抗辐照肿胀性能有待进步提升，本发明提供了解决上述问题的一种内部通水的控制棒。

本发明的目的是提供一种增强抗辐照肿胀、提高中子吸收性能的控制棒。通过改变控制棒吸收体的材料、结构，提高抗辐照肿胀性能和中子吸收性能。

本发明通过下述技术方案实现：

一种内部通水的控制棒，包括吸收体、以及设于吸收体两端的上端塞和下端塞，所述吸收体内设有液体流通通道，所述下端塞上设有进液孔，上端塞设有排液孔，反应堆内液体由进液孔流入液体流通通道、后经排液孔流出。

本发明通过在控制棒下端塞上增加进液孔，其目的是使得反应堆内冷却剂能流入控制棒；增加上端塞上的排液孔，其目的是冷却剂能流出控制棒，在控制棒内形成一个“下端塞流水孔-吸收体-上端塞流水孔”完整的流水通道。吸收体采用内部存在液体流通通道的环形吸收体，一方面相对于实心吸收体，本发明中空吸收体利于增大吸收体与反应堆中慢化剂以及冷却剂的接触面积，增大了中子吸收面积，利于提高中子吸收效率；另一方面，每个吸收体内部中空结构相当于一个独立的小型中子吸收腔室，控制棒外壁吸收反应堆内液体环境中的中子，反应堆内液体进一步再流入吸收体内部的液体流通通道，进入若干个独立的小型吸收腔室内，此时少量的冷却剂(慢化剂)被大表面积的中子吸收体内壁包覆，吸收表面积以及中子到达吸收体的距离相对增加，对中子的吸收性能增加，使得吸收体腔室内的中子通量相对外部的反应堆液体环境中子通量相对较小，进一步提高中子吸收性能。环形吸收体区别于以往实心吸收体是采取中空环形结构，吸收体在受辐照膨胀过程中，可向内扩张，避免控制棒整体外形体积向外膨胀，造成控制棒与导向管适配存在问题，影响控制棒及反应堆正常运行，因此中空结构的吸收体利于缓解控制棒辐照肿胀变形，避免引起控制棒端部直径增大，可增加控制棒机械寿命。最后，对外包壳进行表面强化处理，提高控制棒抗磨蚀性能，延长控制棒机械磨损寿命，外包壳作为环形吸收体的结构支撑，通过以上的结构设计，最终实现得到一种增强抗辐照肿胀、提高中子吸收性能的控制棒的目的。

优选地，所述吸收体外部还包覆设有外包壳。

在吸收体外部采用抗磨损的包壳材料，以提高控制棒抗磨蚀性能。

优选地，所述上端塞和下端塞分别与外包壳管上下两端口密封连接，吸收体和压缩弹簧封装入外包壳管内。

此处，提供的控制棒与现有常规的控制棒结构相同，区别在于在上端塞和下端塞分别对应增加排液孔和进液孔、以及吸收体内设液体流通通道，均为控制棒内部的结构变化，并不影响控制棒整体与星形架的连接。