[发明专利]一种基于可变结构的核反应堆控制装置

说明书

本发明提出了一种基于可变结构的核反应堆控制装置，属于核反应堆控制技术领域，特别是涉及一种基于可变结构的核反应堆控制装置。解决了核反应堆控制系统轴向占用空间大、余热排出系统复杂，易导致控制棒系统卡棒、掉棒，余热无法排出造成安全事故的问题。它包括反应堆容器、可变结构组块和支撑机构，所述可变结构组块数量为多个，沿反应堆容器圆周方向布置，所述可变结构组块沿反应堆容器轴向转动，所述可变结构组块内循环冷却液，所述多个可变结构组块均通过支撑机构与反应堆容器相连，所述支撑机构为液压结构，所述液压结构内设置有液压液体，所述液压液体受热膨胀撑开可变结构组块。它主要用于核反应堆反应性的控制。

技术领域

本发明属于核反应堆控制技术领域，特别是涉及一种基于可变结构的核反应堆控制装置。

背景技术

现有核反应堆都具有控制棒系统用于调整反应堆的反应性，从空间上通过调整不同区域的控制棒的位置来调平反应堆的功率分布；从时间上在燃料循环初期通过插入控制棒抑制反应堆的反应性，在燃料循环末期通过拔出控制棒来补偿反应堆的反应性。但是在实践中发现，由于刚性直立式控制棒及其驱动机构的存在，核反应堆在径向方向的尺寸很难减小，因此难以设计、制造可适用于多种场景的小型核反应堆。与此同时，现有控制棒系统只能单向插入控制棒，增加了使反应堆内功率分布均匀的难度。其驱动机构也会发生诸如掉棒、卡棒之类的故障，给反应堆的运行造成隐患。与此同时，余热排出系统和增强换热系统也是当下反应堆中维系反应堆安全的重要组成部分。现有余热排出系统和增强换热系统大多通过设置通过堆芯结构，利用主动或被动换热结构完成。当堆内主要换热回路工作失常时，可能会对这两个安全系统产生直接影响，使得余热无法排出，造成严重后果。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种基于可变结构的核反应堆控制装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于可变结构的核反应堆控制装置，它包括反应堆容器、可变结构组块和支撑机构，所述可变结构组块数量为多个，多个可变结构组块沿反应堆容器圆周方向布置，所述可变结构组块沿反应堆容器轴向转动，所述可变结构组块外表面设置反射层，内部设置冷却液管，所述冷却液管内循环冷却液，所述多个可变结构组块均通过支撑机构与反应堆容器相连，所述支撑机构为液压结构，所述液压结构内设置有液压液体，所述液压液体受热膨胀撑开可变结构组块。

更进一步的，所述可变结构组块为金属材质。

更进一步的，所述支撑机构为机械牵拉结构。

更进一步的，所述液压液体为冷却剂。

更进一步的，所述可变结构组块沿轴向设置多个，多个沿轴向设置的可变结构组块对齐堆叠排列或错位堆叠排列。

更进一步的，所述多个沿轴向设置的可变结构组块之间连接有联动机构。

更进一步的，所述可变结构组块沿径向设置多层。

更进一步的，所述多个可变结构组块完全或部分覆盖反应堆容器的外表面。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明解决了核反应堆控制系统轴向占用空间大、余热排出系统复杂，易导致控制棒系统卡棒、掉棒，余热无法排出造成安全事故的问题。本发明相比于现有控制棒系统在轴向上占用更小空间，同时在径向上也尽可能的减少额外体积的占用，可以从温度和中子泄漏两个角度简化控制方式，减少现有控制棒系统卡棒、掉棒的概率，增强反应堆与外界环境被动换热，提高反应堆的安全性。通过可变结构组块对反应堆进行控制，即能够反正中子，又能够增强反应堆的散热，可变结构组块可以根据需要来对实际位置进行调整，实现对反应堆内中子通量的控制，进而达到控制核反应堆反应性的目的。