專利名稱:一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及反應(yīng)堆輻照實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
中國實(shí)驗(yàn)快堆是我國第一座鈉冷快中子增殖堆，在中國實(shí)驗(yàn)快堆上要開展活化法輻照實(shí)驗(yàn)，如核反應(yīng)率分布測量等，來獲取堆芯物理參數(shù)，驗(yàn)證堆芯中子學(xué)設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)堆上，一般會(huì)在堆芯設(shè)計(jì)專用的實(shí)驗(yàn)孔道，方便進(jìn)行堆芯輻照實(shí)驗(yàn)。中國實(shí)驗(yàn)快堆是座鈉冷池式快堆，鈉冷快中子堆不同于傳統(tǒng)的水堆，在反應(yīng)堆內(nèi)很難設(shè)置專用的輻照孔道，并且鈉冷快堆堆芯始終充滿了高溫的液態(tài)金屬鈉，這對(duì)開展輻照實(shí)驗(yàn)極為不利。中國實(shí)驗(yàn)快堆堆芯尺寸相對(duì)較小，堆芯上方被堆內(nèi)換料機(jī)構(gòu)和大小旋塞占據(jù)，無法設(shè)置固定的孔道用于輻照實(shí)驗(yàn)。因此需要針對(duì)鈉冷快堆的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種在鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn) 的方法，從而順利開展快堆中子學(xué)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷及實(shí)際應(yīng)用的需要，本發(fā)明的目的在于提供一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn)在鈉冷快堆中不同位置進(jìn)行輻照實(shí)驗(yàn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)，包括輻照裝置、燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件和反射層區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件，所述輻照裝置包括設(shè)置在上部的上部抓頭和設(shè)置在下部的用于放置活化探測片的空心薄壁不銹鋼管；所述燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件內(nèi)部的中心位置設(shè)有用于放置輻照裝置的放置空間I，放置空間I周圍以放置空間I中心對(duì)稱設(shè)置有54根燃料組件棒；所述反射層區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件內(nèi)部中心位設(shè)有用于放置輻照裝置的放置空間II，放置空間II的周圍以放置空間II中心對(duì)稱設(shè)有6根不銹鋼棒。
進(jìn)一步，如上所述的一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)，所述燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件的外形尺寸與快堆燃料組件相同。
再進(jìn)一步，如上所述的一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)，所述反射層區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件的外形尺寸與快堆反射層組件相同。
一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的方法，包括以下步驟
(I)利用定位支架將活化探測片固定在輻照裝置中，并用氬氣密封輻照裝置；
(2)將輻照裝置放入到燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件的放置空間I中；
(3)將燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件轉(zhuǎn)移至鈉冷快堆的某一測量位置進(jìn)行輻照；
(4)輻照結(jié)束后，將燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件中的輻照裝置取出，并將輻照裝置中的活化探測片取出進(jìn)行活度測量。
進(jìn)一步，如上所述的一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的方法，步驟(3)中，在將燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件轉(zhuǎn)移至鈉冷快堆的某一測量位置進(jìn)行輻照前，將該測量位置的快堆燃料組件轉(zhuǎn)移至堆外或堆內(nèi)的乏燃料儲(chǔ)存井位置。
進(jìn)一步，如上所述的一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的方法，步驟(3)中，輻照期間，利用數(shù)字化堆芯中子測量系統(tǒng)對(duì)堆芯中子通量水平進(jìn)行記錄。
進(jìn)一步，如上所述的一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的方法，步驟(4)中，輻照結(jié)束后，首先將燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件轉(zhuǎn)移至轉(zhuǎn)換桶。
一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的方法，包括以下步驟
I)利用定位支架將活化探測片固定在輻照裝置中，并用氬氣密封輻照裝置；
2)將輻照裝置放入到反射層區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件的放置空間II中；3)將反射層區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件轉(zhuǎn)移至鈉冷快堆的某一測量位置進(jìn)行輻照；
4)將反射層區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件中的輻照裝置取出，并將輻照裝置中的活化探測片取出進(jìn)行活度測量。
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明所述的系統(tǒng)及方法，針對(duì)鈉冷快堆的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了專用的輻照實(shí)驗(yàn)裝置，通過該裝置可以方便地在快堆堆芯任意位置進(jìn)行輻照實(shí)驗(yàn)，順利開展快堆中子學(xué)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，并能夠盡可能低的減少輻照實(shí)驗(yàn)對(duì)堆芯安全造成的影響。
圖I為本發(fā)明一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的輻照裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的反射層區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明采用本發(fā)明系統(tǒng)進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)時(shí)的整體結(jié)構(gòu)組裝示意圖
圖5為本發(fā)明一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合
與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
本發(fā)明根據(jù)鈉冷快堆的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種利用實(shí)驗(yàn)組件開展堆芯低功率輻照實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)及方法，利用該系統(tǒng)及方法可以方便在快堆堆芯任意位置進(jìn)行輻照實(shí)驗(yàn)，并能盡可能低得減少輻照實(shí)驗(yàn)對(duì)堆芯安全造成的影響。該鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)主要包括輻照裝置A、燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件B和反射層區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件C，圖I、圖2和圖3分別示出了輻照裝置A、燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件B和反射層區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件C的結(jié)構(gòu)示意圖。
由圖I可以看出，輻照裝置A包括上部抓頭I和下部空心不銹鋼薄壁管2，上部抓頭I方便抓起對(duì)輻照裝置和燃料組件的操作，下部空心不銹鋼薄壁管2用于放置活化探測片3。
燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件B的外形尺寸與快堆燃料組件一致，這樣能保證其可以放置到堆芯燃料區(qū)任意位置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。由圖2可以看出，燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件內(nèi)部的中心位置設(shè)有用于放置輻照裝置的放置空間14，放置空間14周圍以放置空間I中心對(duì)稱設(shè)置有54根燃料組件棒5。中國實(shí)驗(yàn)快堆運(yùn)行裝載只有79盒燃料組件，每盒燃料組件內(nèi)含有61根燃料元件棒，每盒組件的價(jià)值均較大。為防止由于實(shí)驗(yàn)組件替換堆芯燃料組件造成堆芯反應(yīng)性變化較大的后果，在實(shí)驗(yàn)組件內(nèi)部仍然布置了 54根燃料元件棒，在實(shí)驗(yàn)組件最中心的位置用來放置含有活化法探測片的輻照裝置。這樣的設(shè)計(jì)也有利于減少輻照裝置及探測片對(duì)堆芯中子場特性的影響，以便更加準(zhǔn)確地測量相關(guān)堆芯物理參數(shù)。
反射層區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件C的外形尺寸與快堆反射層組件一致，可以放置到堆芯反射層位置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。反射層區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件中心是放置有輻照樣品的輻照裝置，由圖3可以看出，反射層區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件內(nèi)部中心位設(shè)有用于放置輻照裝置的放置空間116，放置空間Π6的周圍以放置空間II中心對(duì)稱設(shè)有6根不銹鋼棒7。
圖4示出了采用上述系統(tǒng)進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)時(shí)的整體結(jié)構(gòu)組裝示意圖，該圖中示出的是將輻照裝置A放進(jìn)燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件B進(jìn)行燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)時(shí)的整體結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)然如果是進(jìn)行反射層區(qū)的輻照實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)時(shí)的整體結(jié)構(gòu)示意圖只需將圖4中的燃·料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件B由反射層區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件C替換即可。
圖5示出了基于上述鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)的一種鈉冷快堆中·進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的方法的流程圖，該方法包括以下步驟
步驟Sll :將活化探測片固定在輻照裝置中；
利用定位支架將活化探測片固定在圖I所示的輻照裝置A中。為降低輻照后的活度及避免在快堆中引入慢化材料，定位支架選用細(xì)的不銹鋼絲。為防止探測片在堆芯的高溫環(huán)境中氧化，輻照裝置充滿氬氣并密封。
步驟S12 :將輻照裝置放入到輻照實(shí)驗(yàn)組件的放置空間中；
步驟S13 :輻照實(shí)驗(yàn)組件轉(zhuǎn)移至鈉冷快堆的某一測量位置進(jìn)行輻照；
將裝有活化探測片的輻照裝置A放入燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件B或反射層實(shí)驗(yàn)組件C中，利用中國實(shí)驗(yàn)快堆的堆內(nèi)外換料系統(tǒng)將燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件B或反射層區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件C轉(zhuǎn)移至堆內(nèi)某一測量位置進(jìn)行輻照，在將組件轉(zhuǎn)移至堆內(nèi)之前要將測量位置的燃料組件或反射層組轉(zhuǎn)移至堆外或堆內(nèi)的乏燃料儲(chǔ)存井位置。輻照期間，利用數(shù)字化堆芯中子測量系統(tǒng)對(duì)堆芯中子通量水平進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，便于不同時(shí)刻輻照實(shí)驗(yàn)的功率歸一。
步驟S14 :將輻照裝置中的活化探測片取出進(jìn)行活度測量。
輻照完成后，利用堆內(nèi)外換料系統(tǒng)將燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件B或反射層實(shí)驗(yàn)組件C轉(zhuǎn)移至轉(zhuǎn)換桶。由于輻照后輻照裝置具有較高的放射性活度，且表面可能沾有放射性鈉，因此不能立刻將其轉(zhuǎn)移至堆外。一般活化法輻照實(shí)驗(yàn)都是在低功率下進(jìn)行，計(jì)算表明，等待24小時(shí)后，占絕大部分的短半衰期核素已衰減完。由于輻照裝置由不銹鋼制成，表面光潔，經(jīng)過I天的等待，大部分液態(tài)鈉均流至轉(zhuǎn)換桶的接鈉盤中。此時(shí)利用專用工具將輻照裝置從輻照實(shí)驗(yàn)組件中取出。利用劑量儀表對(duì)輻照組件表面劑量進(jìn)行監(jiān)測，確保符合劑量防護(hù)要求后將其轉(zhuǎn)移至專用的拆卸平臺(tái)進(jìn)行拆卸，取出其中的活化探測片，送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行活度測量。拆卸后剩余的輻照裝置及定位支架仍然具有一定的放射性，要放入固體廢物存儲(chǔ)間進(jìn)行暫存。
目前，本發(fā)明所述的系統(tǒng)及方法已使用在中國實(shí)驗(yàn)快堆的物理啟動(dòng)中，用于活化法測量中國實(shí)驗(yàn)快堆的堆芯物理參數(shù)，如核反應(yīng)率分布，中子能譜測量及截面比測量等實(shí)驗(yàn)中。共進(jìn)行了 65根輻照裝置的低功率輻照，取得了中國實(shí)驗(yàn)快堆堆芯物理參數(shù)的重要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。[0042]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求
及其同等技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)，包括輻照裝置(A)、燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件(B)和反射層區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件(C)，其特征在于所述輻照裝置(A)包括設(shè)置在上部的上部抓頭(I)和設(shè)置在下部的用于放置活化探測片的空心薄壁不銹鋼管(2);所述燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件(B)內(nèi)部的中心位置設(shè)有用于放置輻照裝置的放置空間I (4)，放置空間I (4)周圍以放置空間I中心對(duì)稱設(shè)置有54根燃料組件棒(5);所述反射層區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件(C)內(nèi)部中心位設(shè)有用于放置輻照裝置的放置空間II (6)，放置空間II (6)的周圍以放置空間II中心對(duì)稱設(shè)有6根不銹鋼棒(7)。
2.如權(quán)利要求
I所述的一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)，其特征在于所述燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件(B)的外形尺寸與快堆燃料組件相同。
3.如權(quán)利要求
I所述的一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)，其特征在于所述反射層區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件(C)的外形尺寸與快堆反射層組件相同。
4.一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的方法，包括以下步驟 (1)利用定位支架將活化探測片固定在輻照裝置中，并用氬氣密封輻照裝置； (2)將輻照裝置放入到燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件的放置空間I中； (3)將燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件轉(zhuǎn)移至鈉冷快堆的某一測量位置進(jìn)行輻照； (4)輻照結(jié)束后，將燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件中的輻照裝置取出，并將輻照裝置中的活化探測片取出進(jìn)行活度測量。
5.如權(quán)利要求
4所述的一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的方法，其特征在于步驟(3)中，在將燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件轉(zhuǎn)移至鈉冷快堆的某一測量位置進(jìn)行輻照前，將該測量位置的快堆燃料組件轉(zhuǎn)移至堆外或堆內(nèi)的乏燃料儲(chǔ)存井位置。
6.如權(quán)利要求
4或5所述的一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的方法，其特征在于步驟(3)中，輻照期間，利用數(shù)字化堆芯中子測量系統(tǒng)對(duì)堆芯中子通量水平進(jìn)行記錄。
7.如權(quán)利要求
6所述的一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的方法，其特征在于步驟(4)中，輻照結(jié)束后，首先將燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件轉(zhuǎn)移至轉(zhuǎn)換桶。
8.一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的方法，包括以下步驟 1)利用定位支架將活化探測片固定在輻照裝置中，并用氬氣密封輻照裝置； 2)將輻照裝置放入到反射層區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件的放置空間II中； 3)將反射層區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件轉(zhuǎn)移至鈉冷快堆的某一測量位置進(jìn)行輻照； 4)將反射層區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件中的輻照裝置取出，并將輻照裝置中的活化探測片取出進(jìn)行活度測量。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種鈉冷快堆中進(jìn)行活化法輻照實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)及方法，該方法首先利用定位支架將活化探測片固定在輻照裝置中，并將輻照裝置放入到燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件或反射層區(qū)的輻照實(shí)驗(yàn)組件的放置空間中；之后將燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件或反射層區(qū)的輻照實(shí)驗(yàn)組件轉(zhuǎn)移至鈉冷快堆的某一測量位置進(jìn)行輻照，輻照結(jié)束后，將燃料區(qū)輻照實(shí)驗(yàn)組件或反射層區(qū)的輻照實(shí)驗(yàn)組件中的輻照裝置取出，并將輻照裝置中的活化探測片取出進(jìn)行活度測量。通過該系統(tǒng)及方法，可以方便在快堆堆芯任意位置進(jìn)行輻照實(shí)驗(yàn)，為中國實(shí)驗(yàn)快堆活化法測量堆芯物理參數(shù)提供了基礎(chǔ)，取得了重要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G21C17/108GKCN102842348SQ201210341803
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月14日
發(fā)明者喻宏, 陳曉亮, 胡定勝, 范振東, 趙郁森, 楊勇, 王事喜 申請(qǐng)人:中國原子能科學(xué)研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan