核反应堆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及核能工程，具体地，涉及快中子核反应堆的设计，尤其涉及具有重质液体金属冷却剂的池式快中子核反应堆的设计。
【背景技术】
[0002]已知的具有液体金属冷却剂的反应堆包括一堆(bundle)燃料元件，所述燃料元件布置在壳体中，所述壳体由可移除盖封闭，所述元件由网状保持件封闭。每个燃料元件包括下部、中部和上部。中部和上部由环形形状的燃料元件形成，所述燃料元件包封在管形壳体中并运行气态裂变部分通过。下部由固体球状的燃料元件形成，这是因为对下部而言，为气态裂变部分提供路径的要求不高。(GB2163888，1986)
[0003]最接近所要求保护的发明的类似的解决方案是的核反应堆(尤其是池型核反应堆)容纳有芯，所述芯包括一堆燃料元件，所述燃料元件浸入初级回路的冷却剂，所述冷却剂在所述芯和至少一个热交换器之间循环。燃料元件沿着相应的平行纵向轴线延伸，并具有相应的活性部分，所述活性部分设置在燃料元件的下部，浸入初级回路冷却剂，从而形成芯，以及设置在所述活性部分之上的相应的工作部分(W02009040644，2009)。
[0004]该最接近的类似解决方案具有以下缺点:
[0005]-燃料元件工作部分布置在活性部分之上导致该工作部分(气态裂变部分(氙和氪同位素)主要聚集在其中)由具有对应于芯出口处的显著高于芯入口处的温度的冷却剂清洗，这导致较高压力的气体作用在燃料元件密封壳体上以及其中机械应力。为减少壳体中的气压和机械应力，在其他同等重要条件之外，需要增加工作部分的长度，这导致芯的较高的液压阻力，需要增加功率输入以泵抽冷却剂，需要增加反应堆壳体的高度等等。
[0006]2)在正常运行条件可能失效(这可能在芯入口处进入异物后发生)的情况下，芯中的冷却剂速度分布可能变得不规则，这将导致芯中(其中冷却剂速度和流率减小)燃料元件的温度的上升。为防止燃料元件的温度上升到不运行的程度，在检测到这种温度上升时，需要减小反应堆功率，这导致其性能低下，否则燃料元件将会损坏，导致辐射事故。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是保证核反应堆尤其是具有液体金属冷却剂的池型核反应堆的可靠性和安全。
[0008]为了消除最接近技术方案的上述缺点，在此提出在核反应堆(尤其是优选具有液体金属冷却剂的池型核反应堆)中设置燃料元件而没有燃料(中空工作部分)在其活性部分(活性燃料部分)之下，包括一堆燃料杆，所述燃料杆浸入初级回路的冷却剂，所述冷却剂在所述芯和至少一个热交换器之间循环。
[0009]本发明的技术效果在于，首先，如果可能，通过降低在燃料元件的下冷部分中存在的气体的温度保证聚集在燃料元件壳体内的气态裂变部分的低压力水平，根据长时间强度标准，该低水平确定使用寿命；第二，尽可能保证燃料元件的活性(燃料)部分中的初级回路的冷却剂的速度场的均匀分布，包括在异物进入芯的入口截面的情形，这是因为冷却剂在芯的下工作部分(执行限流网格的功能)的横向物质传送。
【附图说明】
[0010]【附图说明】本发明，其中:
[0011]图1示出了核反应堆(没有泵)的示意图。
[0012]图2示出了燃料元件的截面图。
【具体实施方式】
[0013]以下基于具体示例说明本发明的关键，所述示例不覆盖本发明的所有可能实施例。
[0014]核反应堆，尤其是池型核反应堆，优选具有液体金属冷却剂，包括容纳芯(2)的圆筒形壳体(I)、至少一个热交换器(3)和至少一个泵。此外，可以设想这样一种核反应堆，其中，不使用泵，通过自然对流使冷却剂循环。
[0015]热交换器(3)和泵(如果使用泵)布置在由圆筒形壳体(I)和圆筒形分隔外壳
(4)形成的环形空间中。芯(2)设置在圆筒形分隔外壳(4)中，屏蔽塞(5)布置在顶部。
[0016]为有助于组装和拆卸，芯(2)包括燃料组件，所述燃料组件包括一堆燃料元件和底部嘴。燃料组件通过固定在燃料组件的底部嘴上的间隔网格和下支持网格在堆中相互连接。间隔网格和下支持网格在截面中保持燃料元件的相互布置方式，因为此，确保了冷却剂在截面中均匀分布，当冷却剂在燃料元件附近流动时，减小了流体动力学不稳定的可能性。同时，固定燃料元件的结构允许轴向运动以消除因燃料元件的温度保持时间的差异而产生的机械应力。
[0017]杆型燃料元件具有圆筒形形状，其由管状壳体形成，管状壳体的中空空间容纳燃料，即，燃料颗粒。
[0018]燃料元件沿燃料组件的对应的纵向轴线延伸，在上端具有活性(燃料)部分(6)。燃料元件的较低的部分形成不含燃料的管状壳体(8)的中空(工作)部分(7)。中空(工作)部分(7)设置为低于燃料元件的活性(燃料)部分出)。燃料元件浸入初级回路冷却剂，形成芯(2)。燃料颗粒(9)由保持器(图中未示出)保持在管状壳体(8)的上部中的设定水平，其中，可以设置由用于终端中子反射层(neutron reflector)的材料或增殖材料(breeders material)(例如，U-238)制成的杆(颗粒)(9)。
[0019]在反应堆运行期间，初级回路的液体金属冷却剂(例如铅或铅铋共晶体，通过泵(如果使用泵)传送或通过自然对流循环)运动通过芯(2)和热交换器(3)，其中，对初级回路的冷却剂加热将热传送给二次回路的冷却剂。
[0020]聚集在燃料元件外壳之下的气态裂变产物的压力低于现有技术中已知的燃料元件中的相应的压力。这是因为，气态裂变产物聚集在燃料元件的中空工作部分，即，在中空(工作)部分(7)中。此外，当“冷”的冷却剂经过通过间隔网格连接的燃料元件的堆时，初级回路冷却剂的冷却剂速度场中的不规则部分被消除。更均匀的冷却剂流进入燃料元件的活性(燃料)部分出)，这使得能避免燃料元件的活性(燃料)部分出)的过热。
【主权项】
1.一种核反应堆，其包括壳体(I)，所述壳体容纳芯(2)，所述芯包括一堆燃料杆，所述燃料杆具有管状壳体(8)并被浸入初级回路的冷却剂中，所述冷却剂在所述芯(2)和至少一个热交换器(3)之间循环，其特征在于:所述燃料杆在其上部设置有填充有燃料的活性部分￠)，并且所述燃料杆设置有布置在所述活性部分之下的中空工作部分(7)。
【专利摘要】一种核反应堆，其包括壳体，壳体在其中设置有活性区域，所述活性区域包括一堆杆型燃料元件，所述燃料杆包封在管状外壳中并浸入初级冷却剂中，所述冷却剂在所述活性区域和至少一个热交换器之间循环。为减小聚集在燃料元件外壳之下的气态裂变部分压力水平并使得在进入燃料元件的活性部分的入口处的初级冷却剂的速度场均匀分布，所述燃料元件在其上部设置有填充有燃料的活性部分和布置在活性部分之下的中空工作部分。
【IPC分类】G21C3/28, G21C1/03
【公开号】CN104919529
【申请号】CN201280077291
【发明人】乔吉·伊利施·塔施斯基
【申请人】伊胜工程联合股份公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2012年11月26日
【公告号】CA2892396A1, EP2924689A1, US20150325317, WO2014081333A1