[发明专利]在高温气冷堆初装堆芯和过渡堆芯中鉴别燃料元件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及反应堆在堆核燃料循环领域，尤其涉及一种在高温气冷堆初装堆芯和过渡堆芯中鉴别燃料元件的方法。

背景技术

高温气冷堆是以石墨为慢化剂、氦气为冷却剂的高温反应堆，是一种固有安全性好、发电效率高、用途广泛的先进核反应堆。高温气冷堆采用球形燃料元件，依赖燃料元件的连续流动实现连续装填新燃料与卸出乏燃料，可以提高电厂负荷因子，提高电厂经济性。

出于安全要求，在高温气冷堆从初装堆芯向平衡堆芯过渡过程中，反应堆中将装入加载有不同初始富集度燃料的燃料元件。反应堆运行要求将这些装有不同初始富集度燃料的燃料元件区分拣(分拣是在反应堆运行中同时进行的)开来，并执行不同的卸出策略。此处所谓的卸出，就是将燃料元件作为乏燃料卸出燃料在堆循环。

分拣加载不同初始富集度核燃料的燃料元件是高温气冷堆运行过程中的独特问题，也是高温气冷堆运行中必须解决的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何较好地区分装载有不同初始富集度燃料的燃料元件。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种在高温气冷堆初装堆芯和过渡堆芯中鉴别燃料元件的方法，所述燃料元件为多种，分别装载有不同初始富集度的燃料，且在该方法中，通过在其中一种或者多种燃料元件中添加核素，然后测量所添加的核素经活化后的产物中是否存在特征γ射线来分拣燃料元件。

优选地，所述燃料元件为两种时，所述添加的核素为铬、钪和钴中的一种。

优选地，所述燃料元件为两种以上时，在其中一些种类的燃料元件中添加的核素为铬、钪和钴中的一种、两种的组合或两种以上的组合，以实现区别各类燃料元件。

其中，利用高纯锗γ谱仪测量所添加的核素经活化后的产物中是否存在特征γ射线。

其中，所述燃料元件为燃料球。

优选地，所添加的核素经包覆后以颗粒的形式添加到燃料元件中。

(三)有益效果

本发明通过在燃料元件中添加额外的材料，可以较好地将装载不同初始富集度燃料的燃料元件(尤其是燃料球，燃料球也可称为球形燃料元件)分开，区分过程误判的可能性比较小。和现有技术一样都使用了放射性测量(利用高纯锗γ谱仪测量γ射线)的方法，但是本发明不需要定量分析核素的活度，因此降低了实现难度。本发明也是一种非破坏性测量，可以实现在线分拣。

附图说明

图1是依本发明在燃料元件中添加⁵⁹Co后，经辐照过的燃料元件的γ谱；

图2中(a)、(b)是依本发明在燃料元件中添加⁴⁵Sc后，经辐照过的燃料元件的γ谱；

图3是依本发明在燃料元件中添加⁵⁰Cr后，经辐照过的燃料元件的γ谱；

图4是本发明的一个应用实例的示意图。

其中，1计算机；2燃料装卸系统；3混凝土墙；4高纯锗γ谱仪；5高纯锗探头；6探头冷却器；7数字化谱仪；8输送单一器；9-1组合转换器；9-2前置放大器；10主控制器；11定位球。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明首先给出两个定义：添加在燃料元件中的核素被称为标识元素。活化后可以发出易于测量的特征γ射线的核素称为标识核素。中子与重金属反应诱发裂变，生成质量较小的裂变产物核素，同时这些裂变产物核素也将吸收中子，生成活化产物。裂变产物和活化产物核素质量数通常在65～170之间。如果想利用标识核素的方法鉴别不同燃料元件就要求其质量数在上述范围之外，所以标识元素应该为轻元素，且其生成的标识核素只在添加了标识元素的燃料元件中才存在。由于高温堆中燃料元件流动的随机性，燃料元件中到达检测位之前经过的时间不同，元件中的放射性核素衰变时间也不同，为保证能够探测到燃料元件中标识核素的特征γ射线，要求标识核素的半衰期不能太短。再者，燃料元件中因裂变和活化生成的核素有数百种，其发射的γ射线有上千条，为使用于鉴别燃料类别的γ射线具有唯一性和可探测性，要求标识核素有具有较高发射强度的γ射线，而且该射线与其他核素发射的射线明显区别开来。最后，添加进去的标识元素必须具有较高的中子吸收截面，能够吸收中子生成标识核素，且能够吸收中子生成标识核素的标识元素应该具有较高的自然丰度，这样才能保证添加的杂质的量比较少，不显著增加燃料元件的质量(重量)和相关物性。

实施例一