[发明专利]以已辐照燃料组件作为新反应堆首循环启动中子源的方法

说明书

本发明公开了以已辐照燃料组件作为新反应堆首循环启动中子源的方法，涉及核反应堆技术领域，其技术方案要点是：从已运行反应堆所循环卸出的组件中筛选出达到预设燃耗深度的已辐照燃料组件；将已辐照燃料组件装入新反应堆中靠近堆外源量程探测器侧，作为首循环启动中子源。本发明将已运行的反应堆经过论证后的已辐照燃料组件装入新反应堆，用作新反应堆首循环的启动中子源；使得新反应堆不需要再使用一次中子源组件，为新反应堆省略了一次中子源组件，继而减少了放射性废物产生量，可显著降低放射性废物贮存和后处理成本；同时布置方式简单，避免了对临界安全不利的盲区问题。

技术领域

本发明涉及核反应堆技术领域，更具体地说，它涉及以已辐照燃料组件作为新反应堆首循环启动中子源的方法。

背景技术

核反应堆是一种以可控方式实现自持链式裂变反应的装置。当今世界上广泛使用的反应堆主要是以铀235(元素符号：²³⁵U)为主要燃料的裂变反应堆。其主要原理是：铀235原子核受到外来中子轰击时，能够吸收中子并分裂成两个中等质量的核，同时产生两个以上的裂变中子，并释放出蕴藏在原子核内部的核能。在适当的条件下，这些裂变中子又会引起周围其他铀235原子核裂变，如此不断继续下去，形成链式裂变反应。铀235原子核裂变一次大约释放200兆电子伏的能量，据此计算，1kg铀235完全裂变所产生的能量大约相当于2800吨标准煤完全燃烧所产生的能量，利用核裂变所释放的能量可为人们提供高效清洁的能源。

为了保证反应堆装料和启动过程中的临界安全可控，通常在堆芯中加入启动中子源，并在堆外布置中子探测器，对堆内中子注量率变化进行有效监测，避免出现瞬发临界事故。通常要求启动中子源具备足够强的中子释放强度，抬高堆芯中子通量水平，以使得布置在反应堆外部的中子探测器达到规定的计数率要求。常用的启动中子源分为一次中子源和二次中子源。一次中子源能够自发产生中子，通常用于反应堆建成后首循环的启动；二次中子源则需要在堆内经过辐照活化之后才能产生中子，通常在第一循环放入反应堆内活化，从第二循环开始用于反应堆的启动。

传统的将一次中子源和二次中子源材料制作成中子源组件，放入堆芯，就可用于新核反应堆的首循环启动及其后续循环的启动。但传统启动方式存在启动中子源应用成本高、后期处理难度大以及放射性风险大等缺陷。为了克服上述缺陷，现有技术中已有依赖燃料组件自身释放的中子来进行反应堆在首循环和后续循环的启动，进而替代和取消一次中子源和二次中子源。例如，申请人在先申请的专利，公告号为CN110580957B，公开了一种无外加中子源的反应堆装料启动方法。

然而，现有的依靠燃料组件的启动方案，在首循环，依靠的全部为新燃料组件，其自身释放的中子强度很低，在反应堆装料和启动过程中，无法保证中子探测器一直都能达到规定的计数率要求，即存在盲区，这对保证反应堆临界安全是不利的。因此，如何研究设计一种能够克服上述所有缺陷的新反应堆首循环启动中子源的方法是我们目前急需解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种以已辐照燃料组件作为新反应堆首循环启动中子源的方法，为核反应堆省略了一次中子源组件，减少了放射性废物产生量，可显著降低放射性废物贮存和后处理成本，同时布置方式简单，避免了对临界安全不利的盲区问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：以已辐照燃料组件作为新反应堆首循环启动中子源的方法，包括以下步骤：

从已运行反应堆卸出的燃料组件中筛选出达到预设燃耗深度的已辐照燃料组件；

将已辐照燃料组件装入新反应堆首循环中靠近堆外源量程探测器侧，作为首循环启动中子源。

进一步的，所述已辐照燃料组件燃耗超过20000MWd/tU。

进一步的，所述新反应堆首循环装入的已辐照燃料组件数量为2 的倍数。

进一步的，所述新反应堆首循环装入的已辐照燃料组件初始的铀 235富集为0.8％～5％。