用于回收核控制棒的方法以及回收的控制棒部分的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明总体涉及核反应堆，更具体地涉及用于核反应堆的控制棒。
【背景技术】
[0002]控制棒用于核反应堆，以控制裂变的速率。在压水反应堆中，控制棒通常配置成控制棒束。如图1所示，每个控制棒束10可以包括支架(spider) 12，控制棒14从支架12竖直向下延伸。控制棒14具有紧固到支架12的包壳(cladding) 16，包壳16通常由不锈钢或镍基合金制成。包壳16可以具有底端盖20和顶端盖22，以界定腔18。腔18填充有一个或多个吸收棒(absorber bar) 30，吸收棒30通常是柱状并借助于弹簧24保持。用于压水反应堆的控制棒用的吸收棒通常由银、铟和镉、银-铟-镉(AgInCd)制成。由例如B4C制成的吸收球可以介于吸收棒30与弹簧24之间。控制棒束10可以经由支架12下降到压水反应堆的燃料组件的导向套管中，以控制核反应堆堆芯的反应率。在核动力反应堆运行期间，中子穿透控制棒束10，吸收棒材料被激活并且转化为其他元素。激活水平依赖于材料累积的辐射，吸收棒30的最接近底端盖20的底部部分比顶部部分更深地导入反应堆堆芯，该底部部分具有最高的中子激活放射性。
[0003]美国专利4，928，291号、5，183，626号和5，889，832号说明了控制棒束，并通过引用合并于此。
[0004]美国专利4，650，606号说明了通过切割器切断固定到保持件的所用的毒物棒(poison rod),然后将毒物棒存储于存储容器。
[0005]美国专利4，383，394号说明了诸如核燃料装配部件等的受辐射的组成部件用的切割装置。
[0006]韩国专利申请摘要2006-0027472说明了用于自动切割核燃料控制棒的设备，该设备使用多个切割器，能够减少切割核燃料控制棒所需的时间。
[0007]日本专利申请N0.06-182414说明了核反应堆废导管切割装置。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于允许来自控制棒的吸收棒材料的回收。
[0009]本发明提供一种用于从包括AgInCd吸收棒的使用过的控制棒回收AgInCd控制棒吸收棒材料的方法，该方法包括:将来自使用过的控制棒的AgInCd吸收棒分割为第一部分和第二部分，第一部分比第二部分的放射性高；以及回收AgInCd吸收棒的第二部分的材料。
【附图说明】
[0010]图1示意性地示出具有安装到支架的多个控制棒的现有技术的控制棒束。
[0011]将参照控制棒被分割为两部分的两个优选实施方式示意性地说明本发明。
[0012]图2不意性地不出第一实施方式的方法,在第一实施方式中，贯穿包壳和吸收棒材料地切割控制棒；
[0013]图3示意性地示出第二实施方式的方法，在第二实施方式中，仅贯穿包壳地切割控制棒；
[0014]图4A和图4B示出两个不同的使用过的控制棒的从该控制棒的最下部处开始的直径的轮廓测量扫描(profilometry scan)；
[0015]图5A和图5B示出两个不同的使用过的控制棒的从该控制棒的最下部处开始的伽马扫描(gamma scan);以及
[0016]图6示出对于使用持续时间在沿着吸收棒的位置的直径扩大的分析研究(analytical study)的图。
【具体实施方式】
[0017]通过分割第一部分，例如该第一部分是吸收棒的最靠近底端盖20的高放射性下端，能够有利地回收剩余的低放射性第二部分。回收可以包括:在新的控制棒中再利用未加工的第二部分；将第二部分的材料加工成新的控制棒；加工控制棒的材料用于其它用途；或者存储第二部分用于将来不确定的使用。AgInCd吸收棒是昂贵的，特别是贵金属组分Ag和In是昂贵的，能够显著减少制造新控制棒的成本，或者以其他方式出售或回收第二部分以减少总运营成本。可以考虑该材料的其它用途，诸如通过例如化学分离的方法分离出Ag、In或Cd后将In用于IXD制造的用途。
[0018]图2不出第一实施方式,在第一实施方式中，控制棒14的吸收棒30由位于顶端盖22和底端盖20之间的三个由AgInCd制成的吸收棒32、34、36组成。例如如通过引用并入的美国专利N0.5，889，832中描述的，控制棒14可以保持安装到支架12，或者通过顶切或物理拆卸方法从支架12移除。
[0019]在经由支架12或单独的夹持件从顶部保持控制棒14的情况下，切割装置50能够制出贯穿包壳16和棒36两者的切口 52，以产生与吸收棒的最下部分相对应的具有高放射性的吸收棒30的第一部分60，以及用于回收的吸收棒30的第二部分62。这里，第二部分62包括吸收棒32、34以及吸收棒36的在切口 52上方的部分。然而，用于回收的第二部分62不是必须包括吸收棒30的除了第一部分60以外的所有部分。
[0020]切割装置50被示意性地示出，其结构可以类似于例如美国专利4，650，606号、美国专利4，383，394号、韩国专利申请摘要2006-0027472或日本专利申请N0.06-182414中描述的切割装置，所有这些专利通过引用合并于此。
[0021]如示意性示出的，第一部分60能够与底端盖20以及切口 52下方的包壳16—起经由底部夹持件转移到核反应堆的废燃料池80中的存储容器82，使用过的控制棒14从该核反应堆取出。
[0022]由于在核动力反应堆运行期间吸收棒30在吸收棒材料的蠕变和膨胀的累积作用下直径扩大(expans1n),吸收棒30的第一部分60可能与包壳16相互作用。然而,吸收棒36的在切口 52上方的部分、吸收棒32以及34应该不会扩大至与包壳16产生相互作用。因而，一旦产生切口 52，较低放射性的第二部分62可以容易地从包壳16落出来。在切割期间，例如支架12或顶部夹持件能够与底部夹持件一起将控制棒14的顶部和控制棒14的底部一起保持在例如回收仓90上方。切割完成后，底部夹持件能够将第一部分60与底端盖20以及在切口 52下方的包壳16移动到废燃料池80中的存储容器82，而吸收棒36的在切口 52上方的部分以及吸收棒34和32，即第二部分62，落入回收仓90。
[0023]例如图4A示出了，在控制棒14的一个示例中，在距底端盖连接部大约8cm处之后，控制棒的直径扩大实质上停止。在图4B的示例中，对于另一个控制棒14，控制棒的直径的扩大是实质性的直到距吸收棒的底部大约15cm，并在距吸收棒的底部大约50cm处之后停止。切口 52优选在已发生任何实质性扩大的位置的上方，以确保在切口 52上方的吸收棒30能够容易地从包壳16移除。因而优选地，该方法包括在沿着使用过的控制棒14的至少一个位置确定吸收棒30在包壳16中的扩大。那么，切口 52的位置可以是该确定的扩大的函数。切口 52的位置不一定基于具体的控制棒14的实际测量，还可以基于分析预测或基于控制和分析预测的结合。例如，可以对束10的控制棒14中的至少一个进行轮廓测量报告或分析预测，然后该报告被用于该束10的所有控制棒14甚至束10的相应组(bank)的所有控制棒14，以确定扩大。然而，也可以对各控制棒14进行报告或预测。
[0024]根据吸收棒30的第二部分62的预见用途，切口 52的位置也可以是吸收棒30的放射性的函数。图5A示出来自束10的停堆组的控制棒14的下部的伽马扫描；在大约40cm以后，明显地为60cm以后，吸收材料的放射性趋于平稳。图5B示出来自束10的温度调节组的控制棒14的下部的伽马扫描。吸收材料的放射性更加逐步降低并在10cm以后趋于平稳。放射性趋于平稳的实际位置将取决于设计、束10的服务类型、反应堆类型以及衰减时间的长度。例如，由于贯穿吸收棒30的服务寿命的吸收棒30的插入