【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及核電，具體而言，涉及一種反應堆無源啟動裝置及反應堆無源啟動方法。
技術介紹
1、核反應堆物理啟動是一個逐步向堆芯引入反應性的過程，臨界安全要求嚴格控制堆芯keff的增長速度，以防止反應堆達到無法控制的瞬發臨界狀態，因而必須對堆芯臨界安全進行嚴格監督，防止出現意外臨界等危險情況。通常傳統核電壓水堆采用在堆芯中引入外加中子源的方法，即啟動中子源，用以提高反應堆在次臨界狀態下的中子注量率水平，使堆外核儀表系統中子探測器一直存在有效計數率信號，能夠“顯式”地監測堆芯中子注量率的變化情況，保證在反應堆裝料至達臨界的過程中一直進行臨界安全監督，從而保證反應堆的臨界安全。此外，在反應堆裝料、控制棒提升或硼稀釋等反應性引入過程中，還需通過中子探測器的信號變化提供指導，以便高效地完成反應堆裝料和啟動。
2、常用的反應堆啟動中子源分為一次中子源和二次中子源。通常在第一循環依賴一次中子源進行臨界安全監督，一次中子源能夠自發產生中子，通常采用锎源，其源中子來自cf-252的自發裂變。從第二循環開始依靠二次中子源進行臨界安全監督，二次中子源則需要在堆內經過輻照活化之后才能產生中子，通常在第一循環放入反應堆內活化，從第二循環開始用于反應堆的啟動，通常為銻-鈹源(sb-be源)，源中子來自鈹的光子裂變。目前我國國內沒有成熟的一次中子源的供貨源，此外，核反應堆使用外加中子源的方法進行反應堆啟動，還存在著需增加核電廠處理由啟動中子源產生的高放廢物的費用、由于一次中子源的生產采購周期長及源強會不斷衰減帶來的反應堆工期限制問題，以及二次中子
3、因而有必要研發一種無源啟動技術，無源啟動技術是指反應堆在無外加中子源(即一次中子源組件或二次中子源組件)的條件下，利用核燃料自發釋放的中子作為核反應堆的啟動中子源，完成反應堆啟動的技術。該技術能夠有效消除我國核電反應堆啟動對進口一次中子源材料的依賴，同時避免了應用中子源帶來的經濟和環保負擔，在核電反應堆具有很大應用前景。
4、反應堆實施無源啟動時，利用核燃料自發釋放的中子作為啟動中子源，其源強可能相對于外加啟動中子源而言較弱。特別是目前核電反應堆首循環通常僅裝載新燃料組件，其自發釋放的中子源強相對于外加的啟動中子源弱2～3個量級。這種弱源條件下堆芯內的中子通量密度已經很低，堆外中子探測器處的中子通量密度在經歷了堆芯到堆外的層層衰減后還會下降數個量級。此時，僅僅在堆外探測孔道中使用傳統的中子探測器或增設高靈敏度中子探測器，臨界前次臨界度較深時堆外探測器必然存在一定范圍的監測“盲區”，無法進行“顯式”臨界安全監督，也無法有效指導控制棒提升或硼稀釋等反應性引入過程，這對無源啟動的安全性和效率都是不利的。以我國已經建設的vver核電反應堆首循環無源啟動為例，由于在啟動中存在一定范圍的監測“盲區”，需要通過額外的手段控制硼稀釋渠道以防止意外臨界，還需在達臨界過程中更為謹慎地進行硼稀釋操作，一定程度上增加了啟動時長。因此減小或消除核電反應堆無源啟動時的盲區范圍，是反應堆無源啟動急需解決的關鍵技術問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種反應堆無源啟動裝置及反應堆無源啟動方法，意在消除首循環反應堆達臨界啟動過程中臨界監測盲區，實現首循環反應堆無盲區無源啟動。
2、本專利技術的實施方式通過以下技術方案實現：
3、一種反應堆無源啟動裝置，包括設置于堆外探測孔道中的探測器，以及在反應堆的壓力容器與吊籃之間的下降段的冷卻劑層中設置的中子通道箱，所述中子通道箱靠近堆外的探測器處。
4、進一步地，所述中子通道箱為連接反應堆壓力容器和吊籃的一個通道。
5、進一步地，所述中子通道箱為一個通道箱體，并固定布置在壓力容器與吊籃之間的下降段冷卻劑層中。
6、進一步地，在軸向上，所述中子通道箱的高度范圍與反應堆的堆芯活性區高度范圍相同；在徑向上，所述中子通道箱的對稱線和反應堆的堆芯中點到堆外的探測器之間的連線是同一條直線。
7、進一步地，所述中子通道箱為實心通道或空心通道；所述空心通道內充有高壓氣體，如高壓氦氣、氮氣或空氣；所述實心通道材料包括但不限于不銹鋼、鋯等，實心通道的橫截面形狀包括但不限于弧形、梯形、矩形；中子通道箱的體積為壓力容器與吊籃之間的下降段冷卻劑層體積的1％～100％。
8、進一步地，在反應堆啟動過程中，所述中子通道箱內不流通冷卻劑，而吊籃和壓力容器間其他區域仍流通冷卻劑。
9、進一步地，在徑向上，中子通道箱的結構由靠近堆芯的吊籃處的第一圓弧段、靠近壓力容器處的第二圓弧段以及連接第一圓弧段、第二圓弧段之間的切線段組成，其中第一圓弧段的長度不小于第二圓弧段的長度。
10、一種反應堆無源啟動方法，若中子通道箱為空心通道，包括以下步驟：
11、s1、利用上述裝置，在反應堆啟動過程中，保持中子通道箱內充有高壓氣體，并保持中子通道箱內不流通冷卻劑，而吊籃和壓力容器間其他區域仍流通冷卻劑；
12、從而增加中子從堆芯運輸至堆外探測器的概率，以達到減小首循環反應堆啟動過程的盲區范圍甚至于實現無盲區無源啟動的目的；
13、s2、在反應堆臨界啟動完成后，向中子通道箱內注入冷卻劑(含硼冷卻劑水)，以在反應堆運行過程中起到屏蔽層的作用，避免壓力容器承受過多的中子輻照，影響其使用壽命。
14、一種利用中子通道箱的反應堆無源啟動方法，若中子通道箱為實心通道時，與空心通道的區別是：無s2步驟，即在反應堆啟動過程中，除中子通道箱外，吊籃和壓力容器間其他區域持續流通冷卻劑。這種情況下就會使得吊籃和壓力容器之間部分區域無法流通冷卻劑，冷卻能力可能會有一定減弱，但可以通過加大冷卻劑流量等方式提升冷卻能力。
15、本專利技術實施方式的技術方案至少具有如下優點和有益效果：
16、1、本專利技術通過在吊籃和壓力容器之間設置的中子通道，局部替代具有強中子吸收作用的冷卻劑，在不影響堆芯整體冷卻能力的前提下，有效減少堆芯燃料自發產生的中子輸運到堆外的衰減效應，提高在反應堆啟動過程中堆外探測器孔道內的中子通量密度，配合堆外設置的高靈敏度探測器，可保證在首循環反應堆無源啟動中不存在探測盲區，使反應堆物理啟動時中子注量率增長的全過程都被置于有效監督之下，從而保證反應堆安全啟動。
17、2、相比傳統核電壓水堆首循環采用外加中子源的情況，本專利技術取消使用一次中子源組件、二次中子源組件，節省一次中子源、二次中子源采購成本(一次源采購均來自國外，首循環堆芯所需的兩個一次中子源的采購成本一般在2000萬人民幣左右，其采購成本受國際政治、經濟局勢的影響較大)，避免國際壟斷帶來的技術風險，以規避工期不確定性造成锎源強度衰減過大的風險，減少一次源放射性廢物產量及其處置成本，有利于環保；同時減少二次中子源放射性廢物產量及其處置成本，消除二次源造成的氚排放，提高反應堆環保指標，以及提高核電廠裝料、調試本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種反應堆無源啟動裝置，其特征在于，包括設置于堆外探測孔道中的探測器，以及在反應堆的壓力容器與吊籃之間的下降段的冷卻劑層中設置的中子通道箱，所述中子通道箱靠近堆外的探測器處。
2.根據權利要求1所述的反應堆無源啟動裝置，其特征在于，所述中子通道箱為連接反應堆壓力容器和吊籃的一個通道。
3.根據權利要求2所述的反應堆無源啟動裝置，其特征在于，所述中子通道箱為一個通道箱體，并固定布置在壓力容器與吊籃之間的下降段冷卻劑層中。
4.根據權利要求3所述的反應堆無源啟動裝置，其特征在于，在軸向上，所述中子通道箱的高度范圍與反應堆的堆芯活性區高度范圍相同；在徑向上，所述中子通道箱的對稱線和反應堆的堆芯中點到堆外的探測器之間的連線是同一條直線。
5.根據權利要求1所述的反應堆無源啟動裝置，其特征在于，所述中子通道箱為實心通道或空心通道；所述空心通道內充有高壓氣體；所述實心通道的材質為不銹鋼或鋯，實心通道的橫截面形狀為弧形、梯形或矩形。
6.根據權利要求1所述的反應堆無源啟動裝置，其特征在于，所述中子通道箱的體積為壓力容器與吊籃之間的
7.根據權利要求1所述的反應堆無源啟動裝置，其特征在于，在反應堆啟動過程中，所述中子通道箱內不流通冷卻劑，而吊籃和壓力容器間其他區域仍流通冷卻劑。
8.根據權利要求1所述的反應堆無源啟動裝置，其特征在于，在徑向上，中子通道箱的結構由靠近堆芯的吊籃處的第一圓弧段、靠近壓力容器處的第二圓弧段以及連接第一圓弧段、第二圓弧段之間的切線段組成，其中第一圓弧段的長度不小于第二圓弧段的長度。
9.一種反應堆無源啟動方法，若中子通道箱為空心通道，包括以下步驟：
10.一種利用中子通道箱的反應堆無源啟動方法，若中子通道箱為實心通道時，包括以下步驟：利用權利要求1-8任一項所述的反應堆無源啟動裝置，在反應堆啟動過程中，除中子通道箱外，吊籃和壓力容器間其他區域持續流通冷卻劑。
...【技術特征摘要】
1.一種反應堆無源啟動裝置，其特征在于，包括設置于堆外探測孔道中的探測器，以及在反應堆的壓力容器與吊籃之間的下降段的冷卻劑層中設置的中子通道箱，所述中子通道箱靠近堆外的探測器處。
2.根據權利要求1所述的反應堆無源啟動裝置，其特征在于，所述中子通道箱為連接反應堆壓力容器和吊籃的一個通道。
3.根據權利要求2所述的反應堆無源啟動裝置，其特征在于，所述中子通道箱為一個通道箱體，并固定布置在壓力容器與吊籃之間的下降段冷卻劑層中。
4.根據權利要求3所述的反應堆無源啟動裝置，其特征在于，在軸向上，所述中子通道箱的高度范圍與反應堆的堆芯活性區高度范圍相同；在徑向上，所述中子通道箱的對稱線和反應堆的堆芯中點到堆外的探測器之間的連線是同一條直線。
5.根據權利要求1所述的反應堆無源啟動裝置，其特征在于，所述中子通道箱為實心通道或空心通道；所述空心通道內充有高壓氣體；所述實心通道的材質為不銹鋼或鋯，實心通道的橫截面形狀為弧形、梯...
【專利技術屬性】
技術研發人員：秦雪，崔懷明，劉同先，蔣朱敏，劉曉黎，周金滿，李司南，王帥，李天涯，李滿倉，陳長，劉勇，王云闖，張新虎，
申請(專利權)人：中國核動力研究設計院，
類型：發明
國別省市：
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