[发明专利]停堆控制棒及具有该停堆控制棒的反应堆停堆和冷却一体化系统

说明书

本发明涉及一种停堆控制棒及具有该停堆控制棒的反应堆停堆和冷却一体化系统。其中停堆控制棒的外表面涂覆有中子吸收涂层；停堆控制棒内部设有密闭空腔，密闭空腔内部设置有液态的金属冷却剂；停堆控制棒插入反应堆压力容器的堆芯时，中子吸收涂层能够吸收中子使得堆芯的链式裂变反应中止，液态的金属冷却剂能够吸收堆芯链式裂变反应所产生的热量而汽化，使得堆芯的温度得到快速的降低，有效地避免了堆芯由于余热而温度持续升高进而出现较为危险的状况。由于本停堆控制棒在实现停堆功能的同时即可实现堆芯的冷却功能，通过本非能动系统来实现堆芯内余热的排放，非常的简单方便且安全性能更高。

技术领域

本发明涉及铅基反应堆停堆技术领域，特别是涉及停堆控制棒及具有该停堆控制棒的反应堆停堆和冷却一体化系统。

背景技术

铅基反应堆是指利用铅或铅合金作为冷却剂的反应堆。相比传统的反应堆，铅基堆具有良好的中子学、热工水力学和安全特性，目前已成为第四代先进核能系统的主要候选堆型之一。现有技术中，铅基堆等重金属冷却反应堆的停堆控制棒设计为多根细长圆柱体，在反应堆内通过驱动杆与控制棒驱动机构相连接，当系统接收到反应堆保护系统发出的停堆信号时，通过控制棒驱动机构，使得停堆控制棒能够准确的落入堆芯内，实现停堆功能。由于堆芯内发生链式裂变反应，因此在停堆操作之后，需要将堆芯内链式裂变反应所产生的余热吸收并排放出去，然而目前核电站采用的应急余热排出系统往往独立于停堆控制棒驱动系统，仍然需要额外的电动执行器来开启阀门实现堆芯内余热的排放，这就使得当遇到紧急情况时，如果不能及时的开启应急余热排出系统的阀门，堆芯会由于余热而温度持续升高，进而出现较为危险的状况。

发明内容

基于此，有必要针对由于铅基反应堆的应急余热排出系统与停堆控制棒驱动系统相互独立，当停堆操作后，如果不能及时开启应急余热排出系统的阀门，堆芯由于余热而温度持续升高，进而出现较为危险的状况的技术问题，提供一种停堆控制棒。

一种停堆控制棒，其外表面涂覆有中子吸收涂层；所述停堆控制棒内部设有密闭空腔，所述密闭空腔内部设置有液态的金属冷却剂；所述停堆控制棒插入反应堆压力容器的堆芯时，所述中子吸收涂层能够吸收中子使得堆芯的链式裂变反应中止，液态的所述金属冷却剂能够吸收堆芯链式裂变反应所产生的热量而汽化。

在其中一个实施例中，所述停堆控制棒至少包括：

蒸发段，所述中子吸收涂层涂覆于所述蒸发段的外表面，液态的所述金属冷却剂位于所述蒸发段内；和

冷凝段，所述冷凝段与所述蒸发段连接，所述冷凝段设置于所述蒸发段的上方，所述冷凝段用于插入冷却水箱内；液态的所述金属冷却剂在所述蒸发段汽化形成的气体能够上升至所述冷凝段，所述气体在所述冷凝段能够经所述冷却水箱冷却，从而液化形成液态的所述金属冷却剂。

在其中一个实施例中，所述停堆控制棒还包括吸液芯；所述吸液芯设置于所述密闭空腔的内壁，所述吸液芯用于吸收液化后形成液态的所述金属冷却剂，并且液态的所述金属冷却剂能够经所述吸液芯向下流动。

在其中一个实施例中，所述停堆控制棒还包括配重段，所述配重段与所述冷凝段连接且位于所述冷凝段的上方。

本发明还提供一种反应堆停堆和冷却一体化系统，能够解决上述至少一个技术问题。

一种反应堆停堆和冷却一体化系统，其包括：

反应堆压力容器，所述反应堆压力容器内设有堆芯；

冷却水箱，所述冷却水箱位于所述堆芯的上方；和

上述的所述停堆控制棒，所述停堆控制棒的蒸发段能够插入所述堆芯内，所述停堆控制棒的冷凝段能够伸入所述冷却水箱内。

在其中一个实施例中，所述反应堆停堆和冷却一体化系统还包括控制棒导向套，所述控制棒导向套贯穿所述冷却水箱并位于所述堆芯的上方，所述停堆控制棒穿设于所述控制棒导向套内。