本實用新型涉及核電領域，尤其涉及一種重金屬冷卻反應堆的緊急停堆保護系統(tǒng)。

背景技術：

現(xiàn)有技術中，重金屬冷卻反應堆的緊急停堆保護主要采用如下結構方案，1、由控制棒應急停堆子系統(tǒng)組成的結構方案，其中：控制棒應急停堆子系統(tǒng)的停堆斷路器與反應堆保護系統(tǒng)相連接，當接收反應堆保護系統(tǒng)發(fā)出的緊急停堆信號并實現(xiàn)控制棒下落。2、具有溫度觸發(fā)功能的停堆的結構方案，其中：利用軟磁材料在堆芯出口冷卻劑溫度超過軟磁材料的居里點溫度時，由于自身的物理性能而失去磁性，軟磁材料斷開與永磁鐵的吸附，從而把加速器的正負開關斷開，實現(xiàn)非能動停堆的目的。3、由燃料組件、第一套控制棒、第二套控制棒以及鈹組件組成的結構方案，其中：采用機械控制棒作為第二套停堆系統(tǒng)的堆芯，當?shù)谝惶卓刂瓢艨ㄔ谂R界棒位無法實現(xiàn)停堆動作時，可以通過第二套控制棒實現(xiàn)快速停堆。

以上重金屬冷卻反應堆的緊急停堆保護存在的問題是：重金屬冷卻劑的密度較大，控制棒組件需增加配重材料，以保證控制棒組件插入堆芯；控制棒組件存在卡棒風險，導致部分控制棒無法順利插入堆芯。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術問題在于，提供一種重金屬冷卻反應堆的緊急停堆保護系統(tǒng)，可主動或被動投入運行，為堆芯引入足量的負反應性，保證堆芯始終處于反應性可控狀態(tài)。

為了解決上述技術問題，本實用新型的實施例提供了一種重金屬冷卻反應堆的緊急停堆保護系統(tǒng)，包括：重金屬冷卻反應堆本體，重金屬冷卻反應堆本體中設有多組燃料組件；可使重金屬冷卻劑自下而上進行流動的孔道，多組燃料組件環(huán)繞設置在孔道的外周；設置在孔道中的隔板，隔板位于多組燃料組件活性段的下端面以下的位置；設置在孔道中的且由隔板進行隔擋的多個中子吸收球，其中：隔板被打開，重金屬冷卻劑中的多個中子吸收球上浮至孔道中的多組燃料組件活性段的區(qū)間位置，以吸收中子使重金屬冷卻反應堆緊急停堆。

其中，孔道設置在按一定規(guī)則進行排布的多組燃料組件的中心位置。

其中，燃料組件的截面呈六邊形，孔道截面為圓形，多組燃料組件依次緊密排布將孔道圍擋在其中。

其中，隔板設置為可供重金屬冷卻劑自下而上進行流動的網格狀。

其中，隔板設置為可主動打開。

其中，隔板設有由熱敏材料構成的開關，開關設置的使隔板打開的動作溫度可調節(jié)。

其中，中子吸收球為碳化硼中子吸收球。

其中，碳化硼中子吸收球的內部可設為空心。

重金屬冷卻反應堆其中，孔道可設置為多個。

本實用新型所提供的重金屬冷卻反應堆的緊急停堆保護系統(tǒng)，具有如下有益效果：

第一、由于孔道中設置隔板，隔板位于多組燃料組件活性段的下端面以下的位置；多個中子吸收球設置在孔道中的且由隔板進行隔擋，其中：隔板被打開，重金屬冷卻劑中的多個中子吸收球上浮至孔道中的多組燃料組件活性段的區(qū)間位置，以吸收中子使重金屬冷卻反應堆緊急停堆。本系統(tǒng)可以主動或被動投入運行，在反應堆正常運行期間，中子吸收球被隔板隔離無法進入燃料組件的活性段區(qū)間，自堆芯下部向上流動的重金屬冷卻劑可以通過中子吸收球之間的縫隙和網狀隔板上的開孔流入到孔道內部以冷卻堆芯。當緊急狀態(tài)時，隔板被打開，中子吸收球將快速上浮到孔道中的燃料組件的活性段區(qū)間，從而吸收中子使反應堆實現(xiàn)緊急停堆。

第二，當重金屬冷卻反應堆接收到停堆信號、或者反應堆一回路冷卻劑溫度超過設計限值時，可主動或被動投入運行，為堆芯引入足量的負反應性，保證堆芯始終處于反應性可控狀態(tài)。

第三、結構合理，安全可靠。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型實施例重金屬冷卻反應堆的緊急停堆保護系統(tǒng)的徑向結構示意圖。

圖2是本實用新型實施例重金屬冷卻反應堆的緊急停堆保護系統(tǒng)的截面結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

結合參見圖1-圖2所示，為本實用新型重金屬冷卻反應堆的緊急停堆保護系統(tǒng)的實施例一。

本實施例中的重金屬冷卻反應堆的緊急停堆保護系統(tǒng)，包括：重金屬冷卻反應堆本體1，重金屬冷卻反應堆本體1中設有多組燃料組件2;可使重金屬冷卻劑L自下而上進行流動的孔道3，多組燃料組件2環(huán)繞設置在孔道3的外周；設置在孔道3中的隔板4，隔板4位于多組燃料組件2活性段2a的下端面21以下的位置；設置在孔道3中的且由隔板4進行隔擋的多個中子吸收球5，其中：隔板4被打開，重金屬冷卻劑L中的多個中子吸收球5上浮至孔道3中的多組燃料組件2活性段2a的區(qū)間位置，以吸收中子使重金屬冷卻反應堆緊急停堆。

具體實施時，重金屬冷卻反應堆本體1的形狀并不限定，其內部能夠承載重金屬冷卻反應堆的緊急停堆保護系統(tǒng)的其它零構件及重金屬冷卻劑L即可。

本實施例中的燃料組件2呈條狀，其截面呈六邊形，因此，多組燃料組件2依次緊密排列可以排成蜂巢狀的結構。具體實施時，燃料組件2設置的數(shù)量以及排列方式并不限定，可以根據(jù)實際情況進行調整。此外，根據(jù)功能劃分，燃料組件2的中下部為本實施例中所指定的活性段2a，燃料組件2的底部端面為燃料組件2的下端面21。

孔道3設置在重金屬冷卻反應堆本體1的內部，其所提供的一種功能是重金屬冷卻劑L自下而上進行流動的通道和中子吸收球5上浮的通道，其中，重金屬冷卻劑L在流動過程中可對燃料組件2進行冷卻，從而降低堆芯的熱點因子。本實施例中，孔道3也呈條狀，其截面呈圓形，孔道外側有冷卻劑流通，如此設置，可以充分冷卻堆芯內部的熱組件，以提升冷卻效果。進一步的，孔道3與多組燃料組件2之間相對位置并不限定，主要滿足多組燃料組件2環(huán)繞設置在孔道3的外周即可。

優(yōu)選的，孔道3設置在按照巢狀排布的多組燃料組件2的中心位置。如此設置的作用是：由于重金屬冷卻反應堆的中心位置具有更高的中子注量率，在多組燃料組件2的中心位置布置孔道3，可以使孔道3中的中子吸收球5的吸收效果最明顯，使停堆系統(tǒng)的價值最大化。此外，由于中子注量率與燃料組件2的功率成正比關系，因此，中心位置的燃料組件2一般是最熱的組件，取消中心位置的燃料組件并設置供冷卻劑流通的孔道3，有利于正常運行期間對燃料組件2進行冷卻，從而降低堆芯熱點因子。

可以理解的是，孔道3可以根據(jù)實際需要設置在其它被多組燃料組件2環(huán)繞圍擋的位置，從而可以容納大量中子吸收球，為堆芯引入充足的負反應性。

此外，燃料組件2和孔道3的截面形狀并不限定在上述六邊形，只要滿足多組燃料組件2依次緊密排布將孔道3圍擋在其中即可。

進一步的，隔板4設置在孔道3中，其位于多組燃料組件2活性段2a的下端面21以下的位置，隔板4的作用是：對放置在孔道3中下部的多個中子吸收球5進行阻隔。在反應堆正常運行期間，中子吸收球5被隔板4隔離無法進入燃料組件2的活性段2a區(qū)間，自堆芯下部向上流動的重金屬冷卻劑L可以通過中子吸收球5之間的縫隙和隔板4流入到孔道3的內部以冷卻堆芯。將隔板4設置在多組燃料組件2活性段2a的下端面21以下的位置，可以在反應堆正常運行期間阻止中子吸收球5進入堆芯活性段2a，從而避免裂變反應產生的中子被吸收。

優(yōu)選的，隔板4設置為可供重金屬冷卻劑L自下而上進行流動的網格狀，如此設置的作用是：重金屬冷卻劑L可以不受隔板4的影響，自下而上流動通過，對多組燃料組件2進行冷卻。

進一步的，隔板4設置為可主動打開或被動打開。例如：隔板4上設有打開的開關，該開關在接收到外部緊急停堆信號后即被觸發(fā)，重金屬冷卻反應堆的緊急停堆保護系統(tǒng)運轉，投入使用。再如: 隔板4上設置的開關為由熱敏材料構成的熱敏開關，通過合理設置熱敏開關的動作溫度，當重金屬冷卻劑L溫度超過一定限值時，熱敏開關自動打開，使停堆系統(tǒng)自動投入運行。

進一步的，本實施例中的多個中子吸收球5為多個碳化硼中子吸收球，本實施例中，碳化硼中子吸收球的密度為2.51 g/cm³。

將中子吸收球5設為碳化硼中子吸收球的作用是: 中子吸收球為球型，可使在停堆過程中不會發(fā)生卡棒的狀況。此外，碳化硼中子吸收球之間的間隙也可以使重金屬冷卻劑L自下而上流動通過。

優(yōu)選的，碳化硼中子吸收球的內部設為空心，以降低碳化硼中子吸收球的等效密度。如此設置的作用是：在保證停堆裕量足夠的前提下，碳化硼中子吸收球設置為空心，能夠提高碳化硼中子吸收球上浮至堆芯相應區(qū)段的速度。

本實施例中的重金屬冷卻反應堆的緊急停堆保護系統(tǒng)在具體實施時，在反應堆正常運行期間，碳化硼中子吸收球被隔板4隔離無法進入燃料組件2的活性段2a區(qū)間，自重金屬冷卻反應堆的堆芯下部向上流動的重金屬冷卻劑L可以通過碳化硼中子吸收球之間的縫隙和網格狀隔板4上的開孔流入到孔道3的內部以冷卻堆芯。當重金屬冷卻反應堆接收到停堆信號、或者反應堆一回路冷卻劑溫度超過設計限值等緊急狀態(tài)時，隔板4被打開，由于冷卻劑L和碳化硼中子吸收球的密度差異很大，碳化硼中子吸收球將快速上浮到堆芯活性段2a的區(qū)段，從而吸收中子使反應堆實現(xiàn)緊急停堆。由于碳化硼中子吸收球的球型設計特點，以及在專門的孔道3內上浮，因此不會發(fā)生卡澀問題。停堆后，冷卻劑L仍然可以通過碳化硼中子吸收球之間的縫隙將衰變熱帶走。

本實用新型的重金屬冷卻反應堆的緊急停堆保護系統(tǒng)的其它實施方式中，孔道3可以設置為多個，任一個孔道3被燃料組件2環(huán)繞圍擋，任一個孔道3的內部分別設置上述隔板4和中子吸收球5，如此設置能夠提高孔道3中裝載中子吸收球5的數(shù)量，其具體實施方式與上述實施方式相同，不再贅述。

實施本實用新型的重金屬冷卻反應堆的緊急停堆保護系統(tǒng)，具有如下有益效果：

第一、由于孔道中設置隔板，隔板位于多組燃料組件活性段的下端面以下的位置；多個中子吸收球設置在孔道中的且由隔板進行隔擋，其中：隔板被打開，重金屬冷卻劑中的多個中子吸收球上浮至孔道中的多組燃料組件活性段的區(qū)間位置，以吸收中子使重金屬冷卻反應堆緊急停堆。本系統(tǒng)可以主動或被動投入運行，在反應堆正常運行期間，中子吸收球被隔板隔離無法進入燃料組件的活性段區(qū)間，自堆芯下部向上流動的重金屬冷卻劑可以通過中子吸收球之間的縫隙和網狀隔板上的開孔流入到孔道內部以冷卻堆芯。當緊急狀態(tài)時，隔板被打開，中子吸收球將快速上浮到孔道中的燃料組件的活性段區(qū)間，從而吸收中子使反應堆實現(xiàn)緊急停堆。

第二，當重金屬冷卻反應堆接收到停堆信號、或者反應堆一回路冷卻劑溫度超過設計限值時，可主動或被動投入運行，為堆芯引入足量的負反應性，保證堆芯始終處于反應性可控狀態(tài)。

第三、結構合理，安全可靠。