[发明专利]一种核反应堆安全棒及核反应堆

说明书

本申请实施例公开了一种核反应堆安全棒及核反应堆，涉及核能技术领域，保证反应堆在发射掉落事故工况下的安全性，解决了安全棒抽离出堆芯后，核反应堆产生反应性不足的问题。该核反应堆安全棒包括控制反应段和跟随可燃段，其中，控制反应段，用于放置在核反应堆的堆芯内，使堆芯维持次临界状态；跟随可燃段，与控制反应段径向外轮廓和延伸方向一致，跟随可燃段的一端和控制反应段的一端固定，跟随可燃段具有与堆芯相同的燃料；当控制反应段从堆芯内抽离后，跟随可燃段位于堆芯内。本申请的核反应堆安全棒用于实现抽离后安全棒部分位于堆芯内提供燃料。

技术领域

本申请涉及核能技术领域，尤其涉及一种核反应堆安全棒及核反应堆。

背景技术

核反应堆的堆芯也称之为反应堆活性区，由安置在具有一定栅格的堆芯格架中的燃料组件构成，在很多空间核反应堆堆芯设计方案中都设置了控制棒，安全棒为控制棒的一种，用于保证反应堆在发射掉落事故工况下的安全性，使得反应堆即便在进入水、湿沙等情况下，仍能维持次临界状态。

目前，相关技术中安全棒一般采用两种运行方式，一种是当安全棒往后抽出堆芯进入屏蔽体，成为屏蔽材料的一部分，另一种运行方式是将安全棒往前抽出堆芯，使堆芯离开反应堆系统进入外太空。

虽然相关技术中安全棒的作用能够保证反应堆在发射掉落事故工况下的安全性，但无法解决当安全棒抽离出堆芯后，核反应堆产生反应性不足的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种核反应堆安全棒级核反应堆，保证反应堆在发射掉落事故工况下的安全性，解决了安全棒抽离出堆芯后，核反应堆产生反应性不足的问题。

为了达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本申请实施例提供一种核反应堆安全棒，包括控制反应段和跟随可燃段，其中，控制反应段用于放置在核反应堆的堆芯内，使堆芯维持次临界状态；而跟随可燃段与控制反应段径向外轮廓和延伸方向一致，且跟随可燃段的一端和控制反应段的一端固定，同时跟随可燃段具有与堆芯相同的燃料；当控制反应段从堆芯内抽离后，所述跟随可燃段位于所述堆芯内。

第一方面，本申请提供的反应堆安全棒，由于在反应堆安全棒上设置了控制反应段和跟随可燃段，在核反应堆未发生反应时，安全棒的控制反应段位于核反应堆的堆芯内，使堆芯维持次临界状态，而跟随可燃段的一端与控制反应段的一端固定且径向外轮廓和延伸方向，当核反应堆准备发生反应时，将控制反应段从堆芯内抽离，跟随可燃段落在了堆芯内，又因为跟随可燃段具有与堆芯相同的燃料，使得控制反应段抽离堆芯后跟随可燃段还可以继续为核反应堆的堆芯提供燃料。而相关技术中所采用的安全棒大概有两种情况，一种是安全棒抽离之后直接进入屏蔽体，另一种是安全棒抽离之后直接进入外太空，不能在安全棒抽离后为堆芯提供燃料。因此，本申请提供的反应堆安全棒，通过设置控制反应段和跟随可燃段，使控制反应段抽离后，跟随可燃段落在堆芯内为堆芯提供燃料，保证反应堆在发射掉落事故工况下的安全性，解决了安全棒抽离出堆芯后，核反应堆产生反应性不足的问题。

进一步地，跟随可燃段至少有一部分外表面包覆有可燃毒物层，当控制反应段抽离堆芯后跟随可燃段落入堆芯内时，外围包覆的可燃毒物层不但可以减小堆芯中心区域的功率密度，减小反应堆的功率不均匀因子，而且当可燃毒物层被消耗的时候释放的反应性还可以延长反应堆的周期。

进一步地，跟随可燃段的一部分外表面包覆有可燃毒物层，当控制反应段从堆芯内抽离，且跟随可燃段位于堆芯内时，可燃毒物层对应堆芯的中心区域。将可燃毒物层设置在对应堆芯的中心区域，有利于可燃毒物层助教被消耗时释放的反应性可以辐射堆芯的区域更大。

进一步地，可燃毒物层完全包覆跟随可燃段的对应位置的外表面，有利于可然毒物层被消耗完后，跟随可燃段还可以为核反应堆提供与堆芯相同的燃料，延长核反应堆反应的时间。