[发明专利]一种船用反应堆反应性控制方法

说明书

本发明公开了一种船用反应堆反应性控制方法，主要用于船用反应堆大后备反应性控制，采用在反应堆一回路系统中添加可溶毒物，利用可溶毒物实现一部分后备反应性控制，在运行过程中使用控制棒进行反应的控制和调整，待反应堆运行较长时间后，控制棒控制的后备反应性释放完毕后，利用码头或补给船上的化学处理设备对反应堆一回路可溶毒物浓度进行调整，释放后备反应性，是核反应堆在不换料的情况下继续恢复运行，实现船用反应堆核动力装置的长寿期运行，与船用核动力装置只使用控制棒控制反应性的方式相比，能够实现更长的反应堆堆芯寿期或换料周期，提高反应堆的性能和周期性。

技术领域

本发明属于核反应堆工程技术领域，具体涉及一种船用反应堆反应性控制方法。

背景技术

核能作为一种高效、经济、可靠的能源，是海洋中运行的各种高耗能系统的最有效的能源供给方式之一，其中，压水反应堆经过几十年的发展，是国际上公认的最成熟的核能供应系统，目前在世界范围内，有大量的核反应堆为各种用途的舰船提供动力，同时压水反应堆也成为海洋浮动式核电平台的首选堆型。

为了提高海洋核动力的利用率，需要反应堆具有较长的寿期或者换料周期，在功率密度保持不变的情况下，长的堆芯寿期或者换料周期意味着堆芯初始后备反应性较大。实现反应性控制的方式一般有三种方式，即可溶可燃毒物、固体可燃毒物、控制棒。在陆地反应堆中，一般采用可溶毒物如可溶硼来进行后备反应性控制，配合采用固体可燃毒物进行部分反应性控制，采用控制棒进行功率水平控制。在船用反应堆中，由于受空间的限制，一般不配置用于可溶毒物如可溶硼调节的化容系统，因此不采用可溶毒物作为反应堆反应性控制手段，只采用可燃毒物和控制棒进行反应性控制。

对于长寿期或者长换料周期船用反应堆堆芯中，固体可燃毒物的燃耗与堆芯反应性的下降较难匹配，且固体可燃毒物控制的反应性在运行过程中不可调节，同时大量采用可燃毒物会导致较大的反应性惩罚，降低堆芯的经济性。第二，控制棒的数目和价值有限，对超长寿期或换料周期反应堆的大后备反应性控制较难，使得船用反应堆的寿期很难延长。第三，通过增加控制棒数目和价值的方法会导致机械设计难度加大，且机械出现故障的概率增加。且全部通过控制棒进行反应性控制会导致反应堆中功率分布畸变较大，堆芯功率峰因子增加，影响反应堆性能。

基于此，研究并开发设计一种船用反应堆反应性控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对长寿期或长换料周期的船用反应堆堆芯较难控制后备反应性，影响反应堆性能，本发明的目的在于：提供一种船用反应堆反应性控制方法，在船用反应堆上不增加可溶毒物化学处理系统的基础上，可溶毒物和控制棒结合使用对长寿期船用反应堆后备反应性进行控制。解决的问题单独采用固体可燃毒物，其燃耗与堆芯反应的下降难匹配；单独采用控制棒，对超长寿期或换料周期反应堆大的大后备反应性控制难，使船用反应堆的寿期延长等技术问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种船用反应堆反应性控制方法，在船用反应堆冷却剂或慢化剂中溶解浓度在0至1000ppm-的可溶毒物控制船用反应堆后备反应性，根据船用反应堆的长寿期进行小于等于10次的可溶毒物浓度调整，以控制后备反应性，在反应堆运行过程中，通过控制棒进行反应性控制。

其中，船用反应堆的控制主要满足三类需求，一类是通过反应性控制弥补燃耗效应，也就是随着反应堆的燃耗，反应性会发生变化，需要通过手段来维持反应性，即补偿燃耗效应；二类反应堆运行过程中需要功率变换，需要通过反应性控制手段来满足功率变化的需求，一般称为功率调节；三类是反应堆运行过程中存在温度波动或者氙的振荡，温度和氙对反应性存在反馈作用，需要通过反应性控制手段来维持反应性。

而要达到对船用反应堆反应性的控制，现有技术中，为了使反应堆具有较长的寿期或换料周期，在功率保持不变的情况下，长的的寿期或换料周期说明反应堆堆芯初始后备反应性较大，通常采用固体可燃毒物、控制棒、可溶毒物，这三种方式对反应性进行控制。