反应堆系统和控制方法

专利名称:反应堆系统和控制方法
本发明涉及到一个核反应堆系统或者在使用移动的中子吸收物体基础上的控制功率调节和功率关闭的核反应堆系统，调节核反应堆功率输出的方法，与这种方法相匹配的吸收物体和调节系统。
目前在核反应堆上通常实际上使用两种相互无关的关闭系统。它们的作用是结束原子链反应。将这种系统中的一个也可以使用于调节反应堆运行，也就是说调节功率输出和功率输出特征。一般来说关闭系统是这样工作的，它将中子吸收材料输入到芯子或者芯子附近(例如输入到周围的反射器上)。例如在所有运行状态和中间状态当出现温度变化时和/或当Xe135裂变时，被输入吸收剂的量必须足够，以便适当快地和如果这是合适的话保证吸收作用。
将关闭系统也使用在调节情况时，在正常运行时这种吸收剂不完全从其作用位置移开，这样当继续移开时可以提高反应性，也就是说，可以提高核裂变的速度。如果另外的吸收剂移动到作用位置，从而链反应被破坏，然而保持关闭功能。
所谓的高温反应堆(HTR)近来已经尽人皆知。它的名字符合事实，由于它的石墨结构有可能产生高温热量，HTR的一个特殊类型是球堆反应堆或者散装球反应堆。这通过一系列先进的开发阶段，这些各自作为AVR是已知的(试验性反应堆工作小组，反应堆的热功率输出为46MW，是对于氦输出温度为850℃设计的，但是试验性地运行到1000℃以下和安装在Juelich，德国)；THTR(钍高温反应堆，热功率输出750MW，安装在Uentrop，德国)；MODUL-HTR(一个模块化的散装球反应堆热功率输出为200MW，在德国开发的)。散装球反应堆特征之一在于，当其运行时将新的球的燃料元素可以输入给其芯子和必要时可以将老的从其中取出。这种特性使得调节系统从其任务中解脱出来，使得核燃料的消耗通过吸收剂材料的萃取得到补偿成为可能。在这些系统中只还必须补偿反应的波动，这是由于Xe135浓度改变和由于类似的意义不大的效应引起的温度变化产生的。
一般来说在关闭和调节系统中是使用棒，在其中将吸收材料封闭在金属管中。如果正确设计散装球芯子时，可以将这样的棒引导到安排在侧面的反射器的棒开口中。此外如同目前只在模块化-HTR-方案的第二个关闭系统中为了关闭目的进行的，有可能将吸收剂封闭在小球中代替在棒中。这样的球作为“小吸收剂球”(SAS)在普通德语翻译表达为“小的吸收剂小球”(KLAK)是已知的。这种SAS-物体是由包括硼或者碳化硼的石墨球组合成的。将SAS引导到所谓的立式的SAS-孔或者SAS-引导装置中。为了将SAS从其作用位置取出始终是实际的，将这些重力地从SAS-孔或者SAS-引导装置的下端取出。然后将这些用气动送回到SAS-引导装置的输入容器中。棒和SAS最重要的区别在于1. SAS比金属棒的温度敏感性小2. 棒可以从地面也可以从上面装入，如果将棒制造成短棒时，和可以将其安装在不同的位置上，而SAS由于重力集聚在每个引导装置的地面端部和必须重力地重新装满，以便达到比较高的水平或者将这些向下取出，以便降低吸收水平。
目前特别是将上述棒形状的吸收剂材料使用在很多反应堆中，以便用所希望的检查方法影响功率输出特征，特别是热输出特征，因此一般来说，以便使这种特征趋于平缓。在HTR中也是这样作的，因此主要是为了在石墨反射器中避免地方受限制的高辐射盒。在散装球-HTR中被消耗燃料的浓度在向下方向增加。因此功率输出的最大值一般位于芯子的上半部分。上半部分的最大功率输出的这个特征，和由此得出的快速中子的特征/产品性能也可以趋于平缓，如果正巧用于调节功率输出的调节系统的吸收物体的部分在正常运行条件下位于接近最大值时。从最大作用的位置取出时释放反应性，与此相反输入另外的吸收剂材料降低这种放射性和必要时导致关闭。为了可以完全利用调节系统的这种特性，但是也为了降低这种控制过程的成本，过去一般是这样构成调节系统的，用棒工作。SAS在过去只使用在第二个关闭系统中，也就是说只构成为用于完全的关闭。在这种关闭系统中传统地使用10mm直径的SAS，以下形状的SAS-引导装置是已知的A) 在反射器中具有圆通道截面的直线立式通道。这些最容易制造和一般直径为80至130mm。
B) 直线立式的通道稍带长形截面，其比较宽的侧面对着芯子，效率比较高，虽然它们可以比较容易受到辐射损伤的侵袭。在模块化-反应堆中所有的截面尺寸一般为260×60mm具有半圆形状的端部。
C) 两个或者多个紧密靠在一起的，直线的立式通道，其作用大约类似于B)和不易受到负荷损伤的侵袭。
在散装球-HTR情况下，将冷却气体直接用于驱动用气体介质驱动的透平机，冷却空气的温度明显高于以前反应堆中的。这是可能存在问题的原因，如果第一个关闭系统和调节系统使用传统的吸收剂棒，和由于这种棒的金属外表面的公差相对于高温受到限制。
另外一方面不可以放弃传统的当代技术水平的吸收剂棒系统，如果为此不提高作用在反射器上的辐射负荷。这又有可能对反应堆的寿命期望值有很不利的影响。
因此在第一个调节-和关闭系统中有必要开发与传统吸收剂棒不同的方案，在不损失调节能力和不损失反射器对辐射超负荷的保护情况下这种方案避免了或者减弱了传统棒的热敏感性。
本发明提供了如开始叙述的一个核反应堆，在其中包括一个调节系统，将其构成为用于调节反应堆的功率输出，包括一个引导系统，这个引导装置将用重力输入的，有自由流动能力的，砾石形状的中子吸收物体可以调整水平地装入或者可以装入一个装置中，这个装置是这样构成的，在已经安排的运行条件下在芯子区域最大的功率输出占统治地位，出现最大的中子吸收能力，和这个区域向下方向跟随着一个区域，这个区域构成为提供减小或者零数值的中子吸收。
特别是本发明提供了如开始叙述的一个核反应堆，在其中用于调节功率输出的一个系统使用或者可以使用所谓的小吸收剂球(SAS)在一个装置中作为中子吸收物体，这个装置是这样安排的，这个装置在反应堆芯子的一部分的一个区域中提供最大的中子吸收作用，在其上最大的或者接近最大的功率输出占统治地位，和向芯子区域方向中子吸收作用减少，在其上当不出现芯子中毒时功率输出本身减少。
术语“芯子中毒”涉及到由于中子吸收感染的功率输出减少。
本发明有益地使用在高温反应堆类型的(HTR)反应堆上，和特别是使用在这样设计的反应堆上，将具有或者不具有重复处理的，部分使用过的燃料的新鲜核燃料在一个端部输入，和将具有或者不具有部分使用过的燃料的使用过的燃料从对面的端部取出，和将SAS保存在一个装置中，这个装置是这样构成的，这个装置在邻接或者接近反应堆芯子一部分的区域上提供最大的中子吸收作用，在其中穿过反应堆的燃料达到最大的或者接近最大的功率输出，和它在这样的芯子地区的区域上提供中子吸收作用的减少或者接近零的中子吸收作用，在其上燃料放射性已经减少。一个优异的实施形式是散装球类型的。
对于每个给定的反应堆水平(以反应堆芯子为基础)，在其中应该出现从最大吸收作用变化到比较小或者接近零的吸收作用，很大程度上取决于燃料输入到反应堆的方式和方法。有益的是装置是这样设计的，装置在靠在或者接近于靠在反应堆芯子上半部分的区域上提供最大或者接近最大的吸收效应和在一个区域上提供减少的或者接近零的吸收作用，从这里出发没有中毒的芯子的功率输出为功率输出的1/2至1/3，在那里最大的输出功率占支配地位。特别是减少或者接近零吸收作用的区域开始在不小于反应堆地面反射器区域上面的整个芯子长度1/10的水平上。
如果反应堆是具有多层燃料通过能力的反应堆时，一般来说适合于，芯子的最大功率输出区域位于整个芯子高度的50和70％之间的水平上和提供最大吸收作用的装置的区域向下扩展到反应堆的地面反射器区域上面不大于整个芯子高度30％的水平上。
另外一方面，如果反应堆是按照燃料装入方式为一次-通过-然后-出来(一次通过然后出来，OTTO)运行的，芯子的最大功率输出的区域一般来说位于整个芯子高度66和75％之间的水平上，其中装置提供最大吸收作用的区域向下扩展到芯子的地面反射器区域上面大于40％整个芯子高度的水平上。特别是装置提供最大吸收作用的区域向下延伸到芯子地面反射器区域上面不小于整个芯子高度的50％。
与优异的实施形式一致装置包括向下对准的引导装置。引导装置保存一批SAS或者与之匹配地保存这批SAS，在包围在反应堆侧壁上的反射器中接受这批SAS。例如在这样的实施形式中可以通过以下方法导致中子吸收作用的减少a) 一个或者多个引导装置的截面的减小；b) 一个或者多个引导装置与芯子壁的距离增加；c) 一个或者多个引导装置中的截面结构改变；或者d) a)至c)的两个或者多个特征的组合。
可以这样理解，对于d)用截面减小或者用距离增加或者用截面构造的交替变化的组合得到的水平必须是不同的。
将上述实施例a)可以导致不同心，例如以便得到a)和b)的组合。可以将多个紧密相互邻接的引导装置组合在一起，以便进入单个的紧密的共同的引导装置中。
为了避免堵塞，建义不应该将截面减小到引导装置直径小于6 SAS-直径。
有益的是将截面减小成具有尖入口的漏斗形状，有益的是以芯子线为基准倾斜不大于45°和实际上是很尖的，这导致吸收作用非常快的减小。尖入口必须不是恒定的。有益的是从具有恒定的最大截面(那里出现最大的吸收能力)的部分到漏斗形状的部分是圆滑过度的。如果漏斗形状的部分过渡到具有恒定截面的狭窄部分，同样这个过度也可以应该是圆滑的。
在b)实施例中距离是通过引导装置的曲柄形状的曲线放大的。曲柄形状的曲线也可以通过圆滑的折弯成形。过度区域从位于芯子最近的最大吸收的区域向下到最小吸收的引导装置区域，其芯子距离最远，过度区域有益的还有与垂直线的角度不大于45°和有益的是比较陡，不仅提供了SAS重力流不受阻碍，而且也提供了比较强的吸收功率的逐步减小。此外这个过度区域可以有尖的入口，如实施例a)的情况。距离芯子最远的引导装置区域可以比距离芯子最近的引导装置区域有一个比较小的截面。
最后在实施例c)中引导装置例如为圆截面，与最大吸收作用的芯子相对比较近，有益的逐渐过度为下面的引导装置截面例如等于或者小于截面面积，但是具有稍带长形的截面，具有一个与芯子最近的相对窄的吸收作用减小的侧面。如在实施例b)中这个下面的引导装置区域可以比上面的引导装置区域距离芯子比较远。
在最大的和最小的吸收能力之间比较大的差别是，如果上面的引导装置区域有一个稍带长形的截面，其宽侧面距离芯子近和是与芯子对准的。有选择地可以将上面的引导装置分成为多个紧密靠在一起的各自靠近芯子的通道。
很清楚，可以介绍与本发明方案没有区别的这种原理的很多变型，这种原理(有益的是逐步的)是从相对于最初由芯子产生的中子吸收敏感性最大的(上面的)的引导装置部分过渡到相对于最初在芯子区域生成的中子的吸收敏感性最小(下面的)的引导装置部分，即在那里核放射性已经减少。很显然这种方案不仅限于使用在圆形的引导装置或者简单的稍带长形的截面(例如具有圆滑的，窄的正面的或者椭圆体的矩形)，而且也可以例如使用在三角形引导装置截面上，如果这样的截面应该由于无论什么原因证明是有益的。在这种情况下有可能将上面的引导装置区域的三角形截面相对宽的侧面安排在接近芯子和向着芯子，相反应该将具有比较小吸收的下面的引导装置区域中的有益的尖角形的角对准芯子。
过去一般来说SAS直径不小于10mm，按照本发明使用直径小于10mm的SAS，有益的是从4至8mm和完全优异的是大约为5mm。用这样小的直径很少可能在SAS-引导装置的狭小零件上造成堵塞，和甚至由于其比较大的比表面它们可以提供改善的中子吸收作用。同样比较小的球有可能在改善热交换特性情况下是值得期望的。
当透平机用氦或者其他气体介质运行时本发明特别有利于直接用于能量功率输出，在其中要求高的输出温度。
按照本发明的另外观点安排了当使用中子吸收物体通过中子的吸收调节核反应堆功率输出的一种方法，其中当使用调节系统时将中子吸收，这个调节系统是这样设计的，调节具有引导系统的反应堆的功率输出，将用重力输入的，有自由流动能力的，球形的中子吸收物体可以填充到可调整的水平或者可以卸载，在这样设计的装置中，它们在一个芯子区域提供最大的中子吸收能力，在其中在所希望的运行条件下最大的功率输出占统治地位，和向下方向跟随着这样设计的一个区域，提供减少的或者零数值的中子吸收。
特别是中子被吸收，如果作为吸收物体的SAS这样位于反应堆反射器的装置中，它们邻接在反应堆芯子一部分的区域上，在这个区域上最大或者几乎最大的功率输出占统治地位，提供最大吸收作用和在邻接芯子的区域的方向上，在那里当不存在芯子中毒时本身功率输出是减少的，中子吸收作用降低。
上面与反应堆有关叙述的其余特征和细节同样可以使用在本方法中。
本发明的保护范围延伸到与本发明相匹配的SAS，当它们的直径小于10mm时，有益的是4至8mm和完全优异的大约为5mm。
此外本发明安排了一个调节系统当使用中子吸收的物体通过中子吸收调节核反应堆的功率输出，如果用作为吸收物体的SAS位于反应堆反射器的一个装置中，这个装置在一个区域中提供最大的中子吸收作用和构成为依赖于要求增加或者减少能量功率输出的一个调节输入在上述装置中调节SAS的水平。
下面在附图的基础上详细叙述本发明。
在附图中表示附
图1模块化散装球-HTR反应堆的纵截面简图，在其上可以使用本发明；附图2至5 SAS引导装置的区域的纵截面简图，按照本发明应该将SAS引导装置使用在反应堆中，引导装置位于芯子轴线的径向方向；附图6 SAS引导装置的另外实施形式的纵截面简图，和附图7至9水平截面简图表示附图6不同水平VII-VII，VIII-VIII或者IX-IX上引导装置的轮廓。
现在以附图1为基础，在那里表示了用散装球形状的燃料(散装球)模块-HTR-运行方式运行的HTR-反应堆的立式纵截面简图，反应堆对于应用与本发明一致是进行了改进。参考符号1代表了用散装燃料填充的反应堆芯子直到锥形的上面的水平1a，参考符号2代表不包括外部区域的反应堆是由高纯度石墨制造的，外部区域是由低值石墨制造的。整个单元是由具有冷却气体的例如氦气的连接管3a的钢反应堆容器3包围着。燃料进入是通过4和由出口控制6控制的燃料出口是通过5表示的。参考符号7代表地面反射器区域。
模块-HTR-运行方式的反应堆过去是由第一个关闭-和调节系统，这包括用金属包围的中子吸收棒，和第二个关闭系统，这整个是用SAS运行的，调节的，现在第一个关闭-和调节系统是通过完全同样用SAS运行的系统所代替。两个系统包括SAS引导装置(没有详细表示)，将这些分布在反射器物体上容纳在不同位置上和由SAS-存储容器8供应SAS，从其中只表示了一个，以便将引导装置中的SAS-水平提高到要求中子吸收程度所希望的水平。为了降低在引导装置中SAS的水平以便减少中子吸收，将SAS通过重力从管子的地面端部取出和气动地重新输送到SAS存储容器8中。
与本发明一致为了调节反应堆功率输出考虑的这种引导装置有专门的配置，其中一些以后在附图2至9基础上叙述。如果引导装置装入SAS时，通过引导装置允许的中子吸收的尺度是依赖于引导装置与芯子的距离以及朝着芯子的区域的引导装置的宽度关系到芯子的一个专门的水平上。如上面已经叙述过的，有很多涉及到芯子1的水平，这些限制了引导装置的水平，从这些开始按照本发明在特殊运行条件下在调节功能的尺度上必须进行特别的改动，其中这些水平随着运行方法改变。一般来说装置是这样构造的，它在靠在或者接近靠在反应堆芯子的上半部分9的区域提供最大的或者几乎最大的吸收作用，其中下半部分表示了区域9的下半部分，在其中在一个适当的水平上吸收作用减小或者变为零。
区域10代表了整个芯子高度的50和70％之间，在其中达到正常的最大吸收作用，和符号11代表了地面反射器区域7上面的芯子高度水平的30％。最大吸收作用区域一般延伸到不大于芯子高度水平11的30％的水平。
如果反应堆工作在燃料装载的运行方法一次-通过-然后-出来(OTTO)时，芯子的最大功率输出区域位于整个芯子高度的66和75％之间，是通过区域13表示的，这个区域向下扩展到大约为芯子高度的40％以上的水平(水平12)。
另外一方面如果反应堆是用重复地重新输送燃料运行的，将在5，6从芯子取出的燃料物体进行分析和确定其消耗程度。当它们被新的燃料元素代替之前，用这种方法它们可以重复利用4到20次。在这种情况下最大的功率输出原则上位于附图1上的最常出现的水平标志(区域9的下端)和上面的三分之一(区域13的上端)之间。
反应堆水平14代表整个芯子高度的1/10水平，和一般来说减少的或者零数值的吸收作用的区域从这个水平向上延伸或者高于直到适当的比较高的水平，在其上最大的吸收占统治地位。
附图2表示了SAS-引导装置的一种配置，在其中吸收作用减少是通过引导装置变得狭窄15引起的，引导装置有比较宽截面的上面的部分16和变得狭窄的部分17，其直径不小于SAS-直径的六倍。部分16逐渐地进入漏斗形状的区域15和从那里用圆滑的方法过渡到狭窄的管子形状的部分17。将上面的部分16尽可能近地靠近芯子1包容在反射器2中。如附图3，4和5其他的实施例中上面的部分也可以有圆形截面(最简单的情况)或者稍带长形的截面，其最宽的侧面是朝着芯子1的，或者可以分成很多紧密靠在一起的相邻的圆的引导装置，所有这些共同进入漏斗形状的部分15。
附图3与附图2相似，例外的是，漏斗形状的部分15a是偏心的，则下面的变狭窄部分17的轴线与芯子1的距离比较远，和在这个部分17的吸收作用不仅由于其截面比较小，而且也由于其与芯子1的距离比较大而减小。
在附图4上将附图3的方案继续发展了一步，漏斗形状的变狭窄区域15b进入变狭窄的引导装置部分17a，后者斜向下伸展，在离开芯子1的方向到同样变狭窄的引导装置部分17b，这个与芯子1的距离明显比较远地立式向下延伸。
如附图5表示的，如果反射器2的厚度允许一个适当的空间对于下面的引导装置部分17c与芯子1有足够的距离时，在这个部分17c单独通过距离增加使中子吸收作用足够地减小，因此引导装置直径有可能从上面部分16向下通过曲柄形状的中间部分17d进入下面部分17c可以保持恒定。在这种情况下在引导装置中继续减少由于变狭窄可能组成的堵塞危险，特别是如果部分16、17d和17c之间的弯曲如同所表示的是圆滑的。
为了避免在引导装置中的任何堵塞，如果出现这种情况时，本发明为了将引导装置的地面端部取出的SAS重新传送到存储容器8中安排了空气流，在引导装置内部将空气流返回和向前进方向吹。
附图5、7、8和9表示了扩展的SAS-引导装置配置，在其中避免了变狭窄。如在附图6和7中表示的，引导装置的上面的部分16a的截面VII至VII有一个稍带长形的截面，这是由直的平行的壁构成的，其中靠近芯子1近的一个是朝着芯子区域1和反射器区域2之间的邻接线的。最短的正面18是弧形的。在截面线VIII-VIII上是成形为过度-引导装置区域15c，在其中如附图8所示，引导装置的截面的构造从稍带长形的变为圆形的，从那里开始向下方向截面构造重新改变为稍带长形的，见附图9类似于附图7的那种，区别是现在短的弧形的引导装置的壁19朝着芯子区域1，而长的纵向的侧边在反射器2中向径向远离芯子区域1扩展。
显然在附图2至9中表示的结构变型是可能的。例如附图7和9的截面构造之间的截面构造的过度，比附图6上表示的可以在更大的纵向的距离上面扩展。在附图2，3和4上的过度区域15、15a和15b可以逐渐变成更尖和在非常大的距离上面变成更尖和可以变细继续向下进入区域，现在作为部分17表示的，先决条件是将截面直径减小到小于6 SAS-直径。
这里使用的和在权利要求
书中使用的术语“包括”，不局限于这个意义，附加的东西不仅限于术语，附加的东西也可以包括没有专门考虑到的东西。
后面的权利要求
书是上述公开的一部分。
权利要求
1.使用移动的中子吸收物体的中子吸收基础上的一个系统或者用于控制调节和关闭功率输出系统的核反应堆，在其中与调节反应堆功率输出相匹配的调节系统包括一个引导系统，引导系统将用重力作用输入的，有流动能力的，球形的中子吸收物体在装置中可以装载到可以调整的水平，这个装置是这样构造的，在芯子区域提供最大的，快的中子吸收能力，在其上在预先规定的运行条件下最大的功率输出占统治地位，和向下方向跟随着这样构造的一个区域，这个区域提供减小的或者零数值的中子吸收。
2. 按照权利要求
1的反应堆，在其中为了调节功率输出在装置中使用或者构成所谓的小吸收剂球(SAS)作为中子吸收物体，将这些使用在装置中，装置是这样设计的，它在靠近反应堆芯子的这部分的区域中提供最大的中子吸收作用，在其中最大的或者几乎最大的功率输出占据统治地位，和在一个区域中中子吸收作用减小，这些区域在那里与芯子邻接，那里在不出现芯子中毒时功率输出本身减小。
3.按照权利要求
1或2的反应堆，从其结构方式上是一个高温反应堆(HTR)。
4.按照权利要求
1，2或3的反应堆，是这样设计的，将具有或者不具有重新回收，部分消耗的燃料的新鲜核燃料在一个端部输入和将具有或者不具有部分消耗的燃料的消耗燃料从对面的端部取出，和将SAS保存在一个装置中，这个装置是这样设计的，它在临近或者靠近反应堆芯子一部分的区域中产生最大的中子吸收作用，在其中穿过反应堆的燃料达到其最大的或者几乎最大的功率输出的目的，和在一个区域中产生减小的或者零数值的中子吸收作用，这个区域临近芯子区域，在那里燃料放射性已经减小。
5.按照上述权利要求
之一的反应堆，结构方式是散装球类型的。
6.按照上述权利要求
之一的反应堆，在其中，装置是这样设计的，它在临近或者靠近反应堆芯子的上半部分的区域中达到最大的或者几乎最大的吸收作用和在一个区域中达到减小的或者零数值的吸收作用，从那里开始没有中毒的芯子的功率输出大约为最大功率输出占统治地位的一半至三分之一。
7.按照上述权利要求
之一的反应堆，在其中，减小或者零数值的吸收作用的区域在反应堆地面反射器区域以上不小于整个高度1/10的水平上开始。
8.按照上述权利要求
之一的反应堆，是多层燃料通过的反应堆，在其中，芯子的最大功率输出区域位于整个芯子高度的50和70％之间的一个水平上和装置产生最大吸收作用的这个区域向下扩展到反应堆的地面反射器区域以上不大于整个芯子高度的30％的水平上。
9.按照上述权利要求
1至7之一的反应堆，其结构方式是一次-通过-然后-出来(0TT0)-的燃料装载类型，在其中，芯子的最大功率输出区域位于整个芯子高度的66和75％之间的水平上和在其中装置达到最大吸收作用的区域向下扩展到芯子的地面反射器区域以上整个芯子高度的40％以上的水平上。
10.按照权利要求
9的反应堆，在其中，装置达到最大吸收作用的区域向下扩展到芯子的地面反射器区域以上不小于整个芯子高度的50％的水平上。
11.按照上述权利要求
之一的反应堆，在其中，装置包括向下对准的引导装置，引导装置保持SAS的装载或者与保持SAS装载相匹配和容纳在包围反应堆侧壁的反射器中。
12.按照权利要求
11的反应堆，在其中，中子吸收作用的减少是通过以下进行的a) 一个或者多个引导装置截面的减小；b) 一个或者多个引导装置与芯子壁的距离增加；c) 一个或者多个引导装置中的截面结构改变；或者d) a)至c)的两个或者多个特征的组合。
13.按照权利要求
12的反应堆，在其中a)是逐渐减小的。
14.按照权利要求
12或13的反应堆，在其中截面减小到不小于6 SAS-直径。
15.按照权利要求
12至14之一的反应堆，在其中b)距离是通过引导装置的曲柄形状的弯曲放大的。
16.按照权利要求
15的反应堆，在其中曲柄形状的弯曲是通过圆滑的折弯成形的。
17.按照上述权利要求
之一的反应堆是用具有直径小于10mm的SAS运行的。
18.按照权利要求
17的反应堆，在其中直径为大约4至8mm。
19.按照权利要求
18的反应堆，在其中直径大约为5mm。
20.按照上述权利要求
之一的反应堆，是应用在直接驱动气体介质的透平机上。
21.通过使用中子吸收物体的中子吸收的核反应堆功率输出的调节方法，在其中，当使用与调节反应堆功率输出相匹配的调节系统时中子被吸收，具有用重力输入的引导系统，将有自由流动能力的球形的中子吸收物体在一个装置中装载到或者可以装载到可调整的水平，这个水平是与可能的，最大的中子吸收能力邻接地与芯子区域相匹配的，在那里在预先规定的运行条件下最大的功率输出占统治地位，其中跟在这个后面向下方向有这样设计的一个区域，这个区域提供减小的或者零数值的中子吸收，此时中子被吸收，如果将在反应堆反射器中用作为吸收物体的SAS位于这样的装置中，装置在与反应堆芯子的一部分邻接的区域中产生最大的吸收作用，在其中最大的或者几乎最大的中子吸收作用占统治地位，和在与芯子邻接区域的方向上中子吸收作用减小，在其中不存在芯子中毒功率输出也减少。
22.按照权利要求
21的方法，在其中，中子被吸收，如果将反应堆的反射器中用作为吸收物体的SAS安排在一个装置中，装置在与反应堆芯子的一部分邻接的区域中产生最大的吸收作用，在其中最大的或者几乎最大的中子吸收作用占统治地位，和在与芯子邻接的区域的方向上中子吸收作用减小，在其上不存在芯子中毒功率输出减少。
23.按照权利要求
21或22的方法，使用在一个高温反应堆(HTR)上。
24.按照权利要求
21至23之一的方法，应用在反应堆的核能生产上，在其中，在端部输入具有或者不具有重新回收的、部分消耗的燃料的新鲜的核燃料和将具有或者不具有部分消耗的燃料的消耗的燃料从对面的端部取出，和将SAS保存在一个装置中，这个装置是这样设计的，它在临近反应堆芯子一部分的区域中产生最大的中子吸收作用，在其中穿过反应堆的燃料达到其最大的或者几乎最大的功率输出目的，和产生一个中子吸收作用，在临近芯子区域的一个区域的方向上这个中子吸收作用减小，在其上燃料放射性已经减小。
25.按照权利要求
21至24之一的方法，在其中，燃料包括用散装形式在反应堆芯子(球床)使用的球形的燃料物体。
26.按照权利要求
21至25之一的方法，在其中，在装置中使用SAS，装置在临近或者靠近反应堆芯子的上半部分的区域中产生最大的或者几乎最大的吸收作用和在一个区域中产生减小的或者零数值的吸收作用，从那里开始没有污染的芯子的功率输出大约为其一半至三分之一，在那里最大的功率输出占统治地位。
27.按照权利要求
21至26之一的方法，在其中，减小的或者零数值的吸收作用的区域在反应堆地面反射器区域以上不小于整个高度1/10的水平开始。
28.按照权利要求
21至27之一的方法，应用在具有多层燃料通过的一个反应堆上，在其中，芯子的最大功率输出区域位于整个芯子高度的50和70％之间的一个水平上和装置提供最大吸收作用的区域向下扩展到反应堆地面反射器区域以上不大于整个芯子高度的30％的水平上。
29.按照权利要求
21至27之一的方法，应用在装载方式为一次-通过-然后-出来(0TT0)的一个反应堆上，在其中，芯子的最大功率输出区域位于整个芯子高度的66和75％之间的一个水平上和在其中装置提供最大吸收作用的区域向下扩展到芯子地面反射器区域以上整个芯子高度的40％以上的水平上。
30.按照权利要求
29的方法，在其中，装置产生最大吸收作用的区域向下扩展到芯子地面反射器区域以上不小于整个芯子高度的50％的水平上。
31.按照权利要求
21至30之一的方法，在其中，将SAS-装置保留在引导装置中，包括向下对准的引导装置中，这些引导装置保存或者相匹配地保存一批SAS和容纳在包围反应堆侧壁的反射器中。
32.按照权利要求
31的方法，在其中，减少中子吸收作用是通过以下进行的a)一个或者多个引导装置中的截面减小；b)一个或者多个引导装置与芯子壁的距离增加；c)一个或者多个引导装置中的截面结构改变；或者d)a)至c)的两个或者多个特征的组合。
33.按照权利要求
32的方法，在其中a)是逐渐减小的。
34.按照权利要求
32或33的方法，在其中将截面减小到不小于6 SAS-直径。
35.按照权利要求
32，33或34的方法，在其中在b)中距离是通过引导装置曲柄形状的弯曲放大的。
36.按照权利要求
35的方法，在其中曲柄形状的弯曲是通过圆滑的折弯成形的。
37.按照权利要求
21至36之一的方法，是用具有直径小于10mm的SAS运行的。
38.按照权利要求
37的方法，在其中直径为大约4至8mm。
39.按照权利要求
38的方法，在其中直径大约为5mm。
40.按照权利要求
21至39之一的方法，是应用在直接驱动气体介质的透平机上。
41.吸收能力小的小球(SAS)，适合于使用在按照权利要求
1至40的本发明上，具有直径为小于10mm。
42.按照权利要求
41的吸收能力小的小球，直径大约为4至8mm。
43.按照权利要求
42的吸收能力小的小球，直径大约为5mm。
44.按照权利要求
1的反应堆，原则上如上所述。
45.具有一个系统或者具有调节和关闭功率输出控制系统的新的核反应堆，是建立在使用移动的，球形的或者球的中子吸收物体的中子吸收的基础上的，原则上是在附图基础上叙述的或者在其上表示的。
46.具有一个系统或者具有调节和关闭功率输出控制系统的新的核反应堆，是建立在使用移动的中子吸收物体的中子吸收包括所有新的和按照本发明的特征或者特征的组合，如这里叙述的或者表示的。
47.按照权利要求
20的方法原则上如同上面叙述的。
48.使用吸收中子的物体通过中子吸收的调节核反应堆功率输出的方法在其中，中子被吸收，如果使用作为吸收物体的球形物体或者SAS位于反应堆反射器的一个装置中，这个装置在一个区域中提供最大的吸收作用，如这原则上在附图基础上叙述的或者在其上表示的。
49.使用吸收中子的物体通过中子吸收的调节核反应堆功率输出的方法，在其中，中子被吸收，如果被用作为吸收物体的球形物体或者SAS位于反应堆反射器的一个装置中，这个装置在一个区域中提供最大的吸收作用，包括所有新的和本发明的特征或者特征的组合，如在这里叙述的或者表示的。
50.使用吸收中子的物体通过中子的吸收用于调节核反应堆功率输出的调节系统在其中，中子被吸收，如果被用作为吸收物体的球形物体或者SAS位于反应堆反射器的一个装置中，这个装置在一个区域中提供最大的吸收作用，这个区域用于调节SAS的水平在一个装置中是按照上述 之一构成的，依赖于一个调节输入使得能量功率输出增加或者减少。
专利摘要
本发明涉及到一个反应堆具有一个系统或者具有调节和关闭功率输出的控制系统是在中子吸收基础上使用移动的中子吸收物体,用于调节核反应堆的输出功率的方法,吸收物体与这种方法和调节系统相匹配。在反射器中的引导装置的一个装置中使用球形的吸收物体,例如SAS,这个装置在芯子最大输出功率的区域上产生最大的中子吸收和产生减小的或者零数值的吸收,在那里芯子的输出功率减少。
文档编号G21C7/107GKCN1343360SQ00804821
公开日2002年4月3日 申请日期2000年1月7日
发明者W·舍雷, H·格尔温 申请人:于利奇研究中心有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan