一种适用于热管堆的非能动反应性控制结构和控制方法与流程

本发明涉及电机车制动，尤其涉及一种适用于热管堆的非能动反应性控制结构和控制方法。

背景技术：

1、控制反应性是反应堆安全三要素之一。反应堆为确保能够控制反应性，除了设计中会要求反应性反馈系数必须为负值外，还会设置控制棒或控制鼓等停堆系统。反应堆停堆系统常见的控制方式是将控制棒快速插入堆芯，迫使反应堆处于次临界状态，最终停闭反应堆的系统。反应堆停堆系统是反应堆保护系统的组成部分，快速停堆可以防止反应堆状态参数超出安全限值，减缓事故后果。热管反应堆由于堆芯体积有限，应尽可能保证燃料等稠密化布置，减少反应性控制系统的相关驱动机构/电机的使用，如何实现反应堆的自主无人控制是其中一个重要问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为达到上述目的，本发明提出了一种适用于热管堆的非能动反应性控制结构，包括热管，设置在反应堆热管中央位置处的安全停堆腔，所述安全停堆腔包括沿与反应堆内热管方向平行一体设置的上腔体与下腔体，所述安全停堆腔对应上腔体与下腔体交界位置处设置有限位器，所述限位器周围热管弯曲设置且穿过所述限位器设置，所述上腔体内设置有液态金属锂层，所述下腔体设置有用于使下落液态锂沿安全停堆腔内壁下落的分流隔离组件。

3、本发明通过设置安全停堆腔，使安全停堆腔附近的热管穿出对心后以一定弯曲度穿过限位器，在反应堆其他停堆措施失效时，热管传输热量使限位器失效后，限位器上方的液态金属锂沿腔壁进入堆芯中部，形成筒状液态金属锂层，从而迅速抑制堆芯反应。

4、可选地，所述分流隔离组件包括在所述下腔体内套设的隔离管，所述隔离管与所述下腔体内壁之间形成筒状空腔，所述隔离管靠近所述限位器位置处设置有用于将下落液态锂分流至筒状空腔的分流件。

5、进一步地，所述隔离管靠近分流件端设置有垂直隔离管轴线的溢流孔。

6、进一步地，所述溢流孔设置有多个，且所述溢流孔高度低于所述分流件的下边沿设置。

7、进一步地，所述分流件朝向隔离管一端直径大于或等于隔离管直径。

8、进一步地，所述限位器在所述安全停堆腔内设置有高温失效层，所述高温失效层在反应堆正常工作时隔离液态金属锂层处于上腔体内，所述高温失效层在反应堆进入紧急停堆、且温度被热管加热至失效温度时，高温失效层失效，此时液态金属锂层下落至下腔体内。

9、进一步地，所述限位器上位于安全停堆腔周围设置有多个热管穿过设置。

10、本发明还提供一种适用于热管堆的非能动反应性控制方法，包括以下步骤：

11、s1、反应堆紧急停堆，热管加热限位器致使限位器中的高温失效层失效，安全停堆腔上腔体内的液态锂在重力作用下下落至下腔体内；

12、s2、在分流件的作用下，液态锂沿下腔体内壁向下快速流动，在下腔体内壁上形成圆筒状液态金属锂层，形成控制壁；

13、s3、液态金属在下腔体内壁与隔离管外壁之间的筒状空腔内快速累积，筒状空腔内液态金属锂液面快速攀升形成筒状液态金属锂层，形成控制管；

14、s4、快速攀升后的液态金属锂从隔离管的溢流孔进入隔离管内，在隔离管内部形成柱状的液态金属锂柱，形成控制柱。

15、进一步地，穿过所述限位器的热管数量根据不同热管堆的设计特性进行增减，以使控制限位器温度增加的速度，以达到不同热管堆预定的停堆效果。

16、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种适用于热管堆的非能动反应性控制结构，其特征在于，包括热管，设置在反应堆热管中央位置处的安全停堆腔，所述安全停堆腔包括沿与反应堆内热管方向平行一体设置的上腔体与下腔体，所述安全停堆腔对应上腔体与下腔体交界位置处设置有限位器，所述限位器周围热管弯曲设置且穿过所述限位器设置，所述上腔体内设置有液态金属锂层，所述下腔体设置有用于使下落液态锂沿安全停堆腔内壁下落的分流隔离组件。

2.如权利要求1所述的一种适用于热管堆的非能动反应性控制结构，其特征在于，所述分流隔离组件包括在所述下腔体内套设的隔离管，所述隔离管与所述下腔体内壁之间形成筒状空腔，所述隔离管靠近所述限位器位置处设置有用于将下落液态锂分流至筒状空腔的分流件。

3.如权利要求2所述的一种适用于热管堆的非能动反应性控制结构，其特征在于，所述隔离管靠近分流件端设置有垂直隔离管轴线的溢流孔。

4.如权利要求3所述的一种适用于热管堆的非能动反应性控制结构，其特征在于，所述溢流孔设置有多个，且所述溢流孔高度低于所述分流件的下边沿设置。

5.如权利要求2所述的一种适用于热管堆的非能动反应性控制结构，其特征在于，所述分流件朝向隔离管一端直径大于或等于隔离管直径。

6.如权利要求1所述的一种适用于热管堆的非能动反应性控制结构，其特征在于，所述限位器在所述安全停堆腔内设置有高温失效层，所述高温失效层在反应堆正常工作时隔离液态金属锂层处于上腔体内，所述高温失效层在反应堆进入紧急停堆、且温度被热管加热至失效温度时，高温失效层失效，此时液态金属锂层下落至下腔体内。

7.如权利要求1所述的一种适用于热管堆的非能动反应性控制结构，其特征在于，所述限位器上位于安全停堆腔周围设置有多个热管穿过设置。

8.如权利要求1-5所述的任意一项所述一种适用于热管堆的非能动反应性控制结构的一种适用于热管堆的非能动反应性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的一种适用于热管堆的非能动反应性控制方法，其特征在于，穿过所述限位器的热管数量根据不同热管堆的设计特性进行增减，以使控制限位器温度增加的速度，以达到不同热管堆预定的停堆效果。

技术总结本发明公开了一种适用于热管堆的非能动反应性控制结构，包括热管，设置在反应堆热管中央位置处的安全停堆腔，所述安全停堆腔包括沿与反应堆内热管方向平行一体设置的上腔体与下腔体，所述安全停堆腔对应上腔体与下腔体交界位置处设置有限位器，所述限位器周围热管弯曲设置且穿过所述限位器设置，所述上腔体内设置有液态金属锂层，所述下腔体设置有用于使下落液态锂沿安全停堆腔内壁下落的分流隔离组件。本发明通过设置安全停堆腔，使安全停堆腔附近的热管穿出对心后以一定弯曲度穿过限位器，在反应堆其他停堆措施失效时，热管传输热量使限位器失效后，限位器上方的液态金属锂沿腔壁进入堆芯中部，形成筒状液态金属锂层，从而迅速抑制堆芯反应。技术研发人员：陈笑松,邢勉,柳春源,罗震,王立广,吴曼霞,孙培栋,郑罡,郭家丰,张曙明受保护的技术使用者：国家电投集团科学技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2