[发明专利]具有容器内堆芯外中子检测器的核反应堆和相应控制方法

说明书

核反应堆(1)包括：‑容器(3)，具有中心轴线(X)；‑堆芯(5)，设置在容器(3)中，堆芯(5)包括多个核燃料组件，一次水层(7)将堆芯(5)与容器(3)从中心轴线(X)径向隔开并围绕堆芯(5)；‑以及用于控制并保护核反应堆的系统(9)，控制和保护系统(9)包括用于连续地测量由堆芯(5)发出的中子通量的装置(11)。测量装置(11)包括设置在将堆芯(5)与容器(3)隔开的一次水层(7)中的至少一个中子检测器(12)。

【技术领域】

本发明总体涉及用于运行和保护核反应堆的系统，通常称作仪表和控制(InstrumentationControl,IC)系统。

更具体地，根据第一方面，本发明涉及一种装备有该仪表和控制系统的核反应堆。

【背景技术】

仪表和控制系统通常包括用于连续地测量由堆芯所发出中子通量的装置。在启动反应堆时和在其正常运行期间，该装置连续地带功率测量中子通量。

仪表和控制系统保护反应堆，尤其是基于由用于测量中子通量的装置所提供的信息。系统必须从源水平至满功率在整个反应堆功率范围内实时测量。

因此对于后者非常重要的是以范围从数十秒至一秒的几分之一的短时间常数而提供中子测量，与用于保护功能的所需要性能兼容。

装置的用于连续测量中子通量的中子检测器通常设置在反应堆容器外。

这些检测器的计数率取决于：

-检测器的灵敏度，对于可应用技术限定于从大约0.1至40cp/(n/cm².s)的数值；

-容器外剩余通量，这接着一方面取决于当停止时堆芯的剩余活性且另一方面取决于反应堆的几何形状。

计数率直接地影响仪表和控制系统的响应时间常数。

在具有小堆芯的核反应堆例如SMRs(小型和模块化反应堆)上，计数率可能太低而相对于一旦启动反应堆可能出现的事件无法确保足够快的响应时间。

首要可能是执行技术研发，使其能够改进中子检测器的灵敏度。可以通过将大量单一检测器单元并联相关联而提高该灵敏度。然而，该方案面临技术限制，特别是在不同单元之间的阴影效应。进一步，其导致检测器成本的显著增大。

另一方案将是设置具有低衰减的中子路径。该方案例如在WO2015/099855中描述。该方案具有在容器和设备的放射防护中局部产生不连续的缺点。

进一步，其角色是形成堆芯内中子通量的周期性分布图的所谓的“堆芯内”中子链无法用于执行核反应堆的仪表和控制系统所需的中子测量。所谓的堆芯内链并未覆盖整个范围和/或不是实时测量。进一步，堆芯内链的检测器在堆芯中并未连续定位且必须移除以便于不被堆芯能流太快用尽。

【发明内容】

在该上下文中，本发明目的在于提出一种核反应堆，其用于连续测量中子通量的装置没有以上缺点。

为此，本发明涉及一种核反应堆，包括：

-容器，具有中心轴线；

-堆芯，位于容器中，堆芯包括多个核燃料组件，一次水层将堆芯与容器从中心轴线径向地隔开并围绕堆芯；

-核反应堆的仪表和控制系统配置用于，在预定功率范围，通常是停止时的剩余功率和额定功率中，提供反应堆的仪表和控制，所述仪表和控制系统包括用于连续测量由堆芯所发出的中子通量的装置；

其特征在于，测量装置包括连续地测量所述中子通量的至少一个中子检测器，中子检测器位于径向地在堆芯和容器之间的一次水层中，中子检测器放置在一个或数个径向位置中，所述一个或数个径向位置被选择为由于水层衰减而获得对于整个预定功率范围适用于核反应堆的仪表和控制系统的一个或数个计数率。