[发明专利]一种医用同位素生产堆的堆芯

说明书

技术领域

本发明涉及一种医用同位素生产堆的堆芯，特别是涉及一种溶液型核反应堆领域的医用同位素生产堆的堆芯。

背景技术

医用同位素生产堆堆控制系统原设计是由安全棒、补偿棒以及自动调节棒系统组成。堆容器有若干个垂直导管，导管外为燃料溶液，导管内水与堆水池相通。控制棒吸收体在导管内上下运动。导管为燃料溶液与池水隔离边界，如果导管与堆底部容器焊接处有漏会造成燃料溶液与池水混合，后果严重；导管材料为不锈钢，管内又有水对堆的反应性损失很大；控制棒吸收体价格昂贵。

曾申请过“医用同位素生产堆堆控制机构简化”专利。该方案虽然减少了控制棒及其垂直导管，使堆芯吸收体大为减少，但增加了堆外小料液储存罐以及相连有一定长度的管道，对溶液的密封包容不利；管道内以及小料液储存罐底部要残留一部分料液无法利用。

因此亟需提供一种新型的医用同位素生产堆的堆芯。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种控制能力强、堆内使用材料简化的医用同位素生产堆的堆芯。

为解决上述技术问题，本发明一种医用同位素生产堆的堆芯，包括堆容器、部分伸入至堆芯内部的控制棒导向管、位于控制棒导向管内部的控制棒驱动机构、与控制棒驱动机构连接的控制棒；控制棒伸入至堆容器内溶液的液面之下，控制棒导向管位于液面之上。

在堆运行时，控制棒距离堆容器内溶液的液面大于2cm。

控制棒导向管位于堆容器内溶液的液面之上3～5cm。

控制棒导向管露出堆容器的部分上设有气回路气体入堆口，堆容器上设有气回路气体出堆口。

堆容器内壁上设有控制棒导管支撑，支撑控制棒导管。

控制棒由304L或316L不锈钢制成。

本发明通过本发明采用控制棒直接插入堆芯溶液中，这样就同样避免了由于不锈钢导管、管内水对中子的吸收。

本发明仍有安全棒、补偿棒以及自动调节棒之分，只是取消控制导管，吸收体直接插在料液中。这样就可采用不锈钢做吸收体，取消碳化硼吸收体以及石墨跟随体。取消控制导管也就解决了燃料溶液与水隔离问题，使堆容器下部不再有控制棒导管伸出。

本发明采用进气口的设计，避免氢气在控制棒驱动机构内积累。

附图说明

图1为本发明所提供的一种医用同位素生产堆的堆芯的示意图。

图中：1为堆容器、2为冷却管、3为液位、4为液面、5为控制棒、6为气回路气体入堆口、7为气回路气体出堆口、8为控制棒驱动机构、9为气体、10为控制棒导管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

以200kW已设计过的堆芯为例：

1.堆芯描述

堆芯具体参数如下：

1).堆容器1筒体尺寸为φ720×10mm，平底堆容器，材料为304L或316L不锈钢；

2).有控制棒导管

控制棒导管10共6根，尺寸为φ37×1.5mm，材料为304L或316L，控制棒5尺寸为φ32mm，控制棒5材料为304L或316L不锈钢，跟随体材料为石墨，均匀布置在φ190mm的圆周上；

3).无控制棒导管

控制棒5共6根，控制棒5尺寸为φ32mm，控制棒5材料为304L或316L不锈钢，无跟随体材料，均匀布置在φ190mm的圆周上并直接插在溶液中；在堆芯溶液体积一定下，控制棒5的提出或插入都会使液位发生变化，在核设计时为了保证堆芯溶液体积的一定，必须对液位高度进行迭代。

4）冷却管2尺寸为φ7×1mm，材料为304L或316L不锈钢，720根均布在堆容器1的φ700～513.6环型区域内；

5).²³⁵U富集度为90%，溶液中硝酸浓度为0.2mol/L；

2.有无控制棒导管的影响

2.1有无控制棒导管计算

有无控制棒导管计算结果：

↑Keff表示全提棒时的keff（有效增值系数）；↓Keff表示全插棒时的keff（有效增值系数）

无控制棒导管控制棒控制能力强，而有控制棒导管控制能力太弱；

无控制棒导管能满足卡棒准则，而有控制棒导管很难满足卡棒准则，增加控制棒数量可满足卡棒准则，但要增大U-235装量。

2.2无控制棒导管对堆内结构的变化

无控制棒导管可采用不锈钢做吸收体，取消碳化硼吸收体以及石墨跟随体，使堆内使用材料简化。