[发明专利]超长寿期堆芯反应性控制和调节方法

说明书

技术领域

本发明属于一种堆芯反应性的控制调节方法，具体涉及一种抗癌核素中子刀超长寿期堆芯反应性控制和调节方法。

背景技术

随着第三代掺硼药物的开发和基础研究的深入，硼中子俘获疗法(BNCT)的临床治疗越来越被提上日程。高效运作的BNCT专用中子源装置，除具备担当多功能医疗应用能力外，本身的开动效率，是更重要的保证措施。目前大多数BNCT的中子束流是由研究堆引出的，研究堆不同于核电堆，它因研究对象各异，堆的使用是不连续的。某一项新研究对象的入堆，就要为其投入“准备—结束”时间，其它研究对象必须耐心等待，直至轮到上堆。再之一般研究堆相隔一定时间，如半个月或一个月，就要停堆加料或者倒料，以补偿反应性的消耗。而且堆芯一炉装料运行到寿期终了尚需更长时间的换料操作。

微堆中央控制棒主要承担一个运行周期内的运行反应性控制，其后备反应性约为3.0mk，其中日运行温度效应与¹³⁵Xe消耗2.0mk，¹⁴⁹Sm中毒约为0.8mk。经过一段时间的开动由于燃耗带来的负反应性，反应堆将无法维持正常的运行时间甚至无法开动，此时需要停堆打开堆顶并添加上铍片，由上铍片来补偿下一个运行周期的后备反应性值(3.0mk)，按标准运行工况每月都需要加一定厚度上铍片，一年运行10个周期共9次加上铍片操作(上铍片共10mk反应性)，到达寿期后更换燃料堆芯。由于加铍片操作需要耗时一周，反应堆的开动率只有约66％。

现有技术中，当堆芯后备反应性不足时，上提调节器，增加反应性，延长 反应堆工作时间。反应性调节器提至顶部后，后备反应性不足，此时需要添加上铍片。引入的反应性调节器可以适当延长堆芯的运行炉寿期，但反应性调节器需要人工操作，没有反馈电路和联动装置，使用不便。而加上铍片等繁琐操作所导致的非运行时间损耗几乎与微堆是相同，开动率亦不高。

BNCT中子源要适应例行治疗的话，现行运行模式不作根本改变是难以应对的。作为可引入医院的BNCT专用医疗设施，花费大量时间在运行操作与维护上显然是不合理的。因此亟待提供一种新型的、长寿期的堆芯构造和运作模式，把中子源装置设计寿期的整个时间跨度，最大可能地使用于治疗照射上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超长寿期堆芯反应性控制和调节方法，该方法使得抗癌核素中子刀堆芯开动率高、寿期长。

实现本发明目的的技术方案：一种超长寿期堆芯反应性控制和调节方法，该方法具体包括以下步骤：

(1)控制中央控制棒、补偿棒、安全棒，使堆芯处于次临界状态；

(2)控制中央控制棒使堆芯达到临界状态；

(3)控制中央控制棒，以维持堆芯处于临界状态；

(4)控制补偿棒，以维持堆芯正常运行；

(5)提升补偿棒到顶；

(6)待补偿棒的反应性全部释放后，加入上铍片；

(7)重复上述步骤(1)～(5)，直到两根补偿棒第二次提升至顶。

所述的步骤(1)具体包括以下步骤：中央控制棒全部插入堆芯，补偿棒全部插入堆芯，安全棒提出堆芯，堆芯处于次临界状态。

所述的步骤(2)具体包括以下步骤：逐渐提升中央控制棒，使堆芯达到临 界状态。

所述的步骤(3)具体包括以下步骤：继续逐渐提升中央控制棒，堆芯运行结束后中央控制棒插入堆芯停堆。

所述的步骤(4)具体包括以下步骤：将补偿棒上提，释放反应性，维持堆芯正常运行，即执行上述步骤(1)～步骤(3)。

所述的补偿棒的运动由电动机螺旋运动上下移动加以调节。

所述的步骤(5)具体包括以下步骤：重复上述步骤(4)，一根补偿棒提升到顶后，提升另一根补偿棒，直至两根补偿棒都提升到顶。

所述的步骤(6)具体包括以下步骤：待补偿棒的反应性全部释放后，停堆开顶盖，一次性加满上铍片，然后将两根补偿棒全部下插。

本发明的有益技术效果在于：

(1)本发明的方法借助补偿棒，将频繁的加铍片操作简化为提升补偿棒，这种处理方式，易于操作；再利用上铍片将大量的反应性分散到堆芯各个部件，实现堆芯寿期的二次延长，利用新设安全棒保证各种操作以及各工况下的停堆深度，将反应堆的寿期延长至40年之久。与此同时，即使堆芯功率提升了50％，寿期增加至40年，依然保持着固有安全性、经济性。