Устройство и способы управления реактивностью в ядерном реакторе деления, ядерные реакторы деления и способы создания устройства управления реактивностью

1. Устройство пассивного управления реактивностью, содержащее:
приводящий материал, реагирующий на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления; и
материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, отличающийся от приводящего материала, при этом часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, выполнен с возможностью перемещения посредством приводящего материала в и из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления.
2. Устройство пассивного управления реактивностью, содержащее:
первый резервуар;
второй резервуар, расположенный на расстоянии от первого резервуара;
первый трубопровод, размещенный между первым резервуаром и вторым резервуаром;
приводящий материал, размещенный в первом резервуаре, при этом приводящий материал реагирует на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления; и
материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, размещенный в первом резервуаре, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, отличается от приводящего материала, при этом часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, выполнен с возможностью перемещения посредством приводящего материала между первым резервуаром и вторым резервуаром.
3. Устройство управления реактивностью, содержащее:
по меньшей мере один элемент поглотителя нейтронов; и
по меньшей мере одно устройство пассивного управления реактивностью, размещенное в неподвижном пространственном расположении относительно по меньшей мере одного элемента поглотителя нейтронов, при этом устройство пассивного управления реактивностью содержит:
приводящий материал, реагирующий на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления; и
материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, отличающийся от приводящего материала, при этом часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, выполнен с возможностью перемещения посредством приводящего материала в и из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления.
4. Устройство управления реактивностью, содержащее:
по меньшей мере один элемент поглотителя нейтронов; и
по меньшей мере одно устройство пассивного управления реактивностью, размещенное в неподвижном пространственном расположении относительно по меньшей мере одного элемента поглотителя нейтронов, при этом устройство пассивного управления реактивностью содержит:
первый резервуар;
второй резервуар, расположенный на расстоянии от первого резервуара;
первый трубопровод, размещенный между первым резервуаром и вторым резервуаром;
приводящий материал, размещенный в первом резервуаре, при этом приводящий материал реагирует на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления; и
материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, отличающийся от приводящего материала, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, размещен в первом резервуаре, при этом часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, выполнен с возможностью перемещения посредством приводящего материала между первым резервуаром и вторым резервуаром.
5. Устройство по любому из пп. 2 и 4, отличающееся тем, что второй резервуар размещен в выбранной части активной зоны ядерного реактора деления.
6. Устройство по любому из пп. 2 и 4, дополнительно содержащее несколько элементов, размещенных во втором резервуаре, при этом несколько элементов установлены для устранения эффекта свободно переливающейся жидкости во втором резервуаре.
7. Устройство по любому из пп. 2 и 4, отличающееся тем, что первый резервуар содержит первую часть, вторую часть, расположенную на расстоянии от первой части, и второй трубопровод, размещенный между первой частью и второй частью, при этом второй резервуар размещен между первой частью и второй частью, приводящий материал размещен в первой части, второй части и втором трубопроводе.
8. Устройство ядерного реактора деления, содержащее:
бак реактора;
активную зону реактора, размещенную в баке реактора, при этом активная зона реактора содержит по меньшей мере одну тепловыделяющую сборку ядерного деления;
по меньшей мере одно устройство управления реактивностью, содержащее:
по меньшей мере один элемент поглотителя нейтронов; и
по меньшей мере одно устройство пассивного управления реактивностью, размещенное в неподвижном пространственном расположении относительно элемента поглотителя нейтронов, при этом устройство пассивного управления реактивностью содержит:
приводящий материал, реагирующий на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления; и
материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, отличающийся от приводящего материала, при этом часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, выполнен с возможностью перемещения посредством приводящего материала в и из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления; и
систему охлаждения реактора, функционально соединенную с активной зоной реактора.
9. Устройство по любому из пп. 3, 4 и 8, отличающееся тем, что по меньшей мере одно устройство пассивного управления реактивностью дополнительно содержит корпус, по меньшей мере один элемент поглотителя нейтронов и по меньшей мере одно устройство пассивного управления реактивностью, размещенное в корпусе.
10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что по меньшей мере одно устройство пассивного управления реактивностью дополнительно содержит приводной механизм, функционально соединенный по меньшей мере с одним элементом поглотителя нейтронов.
11. Устройство по любому из пп. 1, 2, 3, 4 и 8, отличающееся тем, что приводящий материал содержит газ.
2
2
3
12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что газ содержит по меньшей мере один газ, выбранный из He, Xe, Kr, Ar, Ne, Rn, N, CO и NH.
13. Устройство по любому из пп. 1, 2, 3, 4 и 8, отличающееся тем, что приводящий материал содержит жидкость.
14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит жидкость, которая является несмешиваемой с приводящим материалом.
15. Устройство по любому из пп. 1, 2, 3, 4 и 8, отличающееся тем, что приводящий материал содержит твердый материал.
16. Устройство по п. 15, отличающееся тем, что твердый материал содержит по меньшей мере один твердый материал, выбранный из ферритной мартенситной стали и циркониевого сплава.
17. Устройство по любому из пп. 1, 2, 3, 4 и 8, отличающееся тем, что тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления включает по меньшей мере одну температуру, выбранную из температуры охладителя реактора, температуры пара охладителя реактора и температуры топлива.
18. Устройство по любому из пп. 1, 2, 3, 4 и 8, отличающееся тем, что тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления включает по меньшей мере один поток, выбранный из потока нейтронов, потока бета-излучения, потока гамма-излучения и потока нейтрино.
19. Устройство по любому из пп. 1, 2, 3, 4 и 8, отличающееся тем, что параметр поглощения нейтронов, модифицируемый материалом, модифицирующим параметр поглощения нейтронов, включает среднее макроскопическое сечение поглощения реактора.
20. Устройство по любому из пп. 1, 2, 3, 4 и 8, отличающееся тем, что материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит поглотитель нейтронов.
21. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что поглотитель нейтронов содержит по меньшей мере один поглотитель нейтронов, выбранный из In, Li-6, Eu, Ag, Dy, B, Hf, Gd, Pm, Cd, Sm, их бинарных сочетаний и их эвтектических сочетаний.
22. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что поглотитель нейтронов содержит топливный материал для ядерного деления.
23. Устройство по п. 22, отличающееся тем, что топливный материал для ядерного деления содержит по меньшей мере один топливный материал для ядерного деления, выбранный из U, растворимого в Pb, U-Fe, U-Mn, Pu-Mn, U-Cr, Pu-Cr, эвтектика Pu-Fe и эвтектика Pu-Mg.
24. Устройство но любому из пп. 1, 2, 3, 4 и 8, отличающееся тем, что параметр поглощения нейтронов, модифицируемый материалом, модифицирующим параметр поглощения нейтронов, содержит спектр нейтронов.
25. Устройство по п. 24, отличающееся тем, что материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит замедлитель.
26. Устройство по п. 25, отличающееся тем, что замедлитель содержит по меньшей мере один замедлитель, выбранный из Li-7, C, SiC, водородосодержащего материала, воды, аммиака, ацетона, гибрида металла, дейтерида металла, суспензии углерода в воде и суспензии SiC в воде.
27. Устройство по любому из пп. 1, 2, 3, 4 и 8, дополнительно содержащее материал с большим атомным номером, распределенный в приводящем материале.
28. Устройство по п. 27, отличающееся тем, что материал с большим атомным номером содержит по меньшей мере один материал, выбранный из вольфрамовой ваты, Ta, Au, Ag, Re и Os.
29. Устройство по любому из пп. 1, 2, 3, 4 и 8, отличающееся тем, что
приводящий материал имеет первую плотность;
материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, имеет вторую плотность, отличающуюся от первой плотности; и
приводящий материал является несмешиваемым с материалом, модифицирующим параметр поглощения нейтронов.
30. Устройство по п. 29, отличающееся тем, что вторая плотность выше первой плотности.
31. Устройство по п. 29, отличающееся тем, что первая плотность выше второй плотности.
32. Способ управления реактивностью в ядерном реакторе деления, при этом способ включает:
работу ядерного реактора деления, при этом ядерный реактор деления имеет по меньшей мере один тепловой рабочий параметр;
изменение объема приводящего материала, реагирующего на по меньшей мере один тепловой рабочий параметр; и
перемещение материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, посредством приводящего материала в или из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, отличается от приводящего материала, при этом часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала.
33. Способ по п. 32, дополнительно включающий модификацию параметра поглощения нейтронов в выбранной части активной зоны ядерного реактора деления в ответ на перемещение материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, посредством приводящего материала в или из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления.
34. Способ по п. 32, отличающийся тем, что тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления включает по меньшей мере одну температуру, выбранную из температуры охладителя реактора, температуры пара охладителя реактора и температуры топлива.
35. Способ по п. 32, отличающийся тем, что тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления включает по меньшей мере один поток, выбранный из потока нейтронов, потока бета-излучения, потока гамма-излучения и потока нейтрино.
36. Способ по п. 32, отличающийся тем, что:
приводящий материал содержит материал с большим атомным номером, распределенный в нем; и
изменение объема приводящего материала, реагирующего на тепловой рабочий параметр, включает нагрев материала с большим атомным номером, распределенного в приводящем материале, реагирующем на по меньшей мере один поток.
37. Способ по п. 32, отличающийся тем, что материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит замедлитель.
38. Способ по п. 37, дополнительно включающий изменение спектра нейтронов в выбранной части активной зоны в ответ на перемещение замедлителя посредством приводящего материала в или из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления.
39. Способ создания устройства пассивного управления реактивностью, при этом способ включает:
создание первого резервуара;
создание второго резервуара, расположенного на расстоянии от первого резервуара;
размещение первого трубопровода между первым резервуаром и вторым резервуаром;
размещение приводящего материала в первом резервуаре, при этом приводящий материал реагирует на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления; и
размещение материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, в первом резервуаре, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, отличается от приводящего материала, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, размещен в первом резервуаре, при этом часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, выполнен с возможностью перемещения посредством приводящего материала между первым резервуаром и вторым резервуаром.
40. Способ по п. 39, дополнительно включающий размещение нескольких элементов во втором резервуаре, при этом несколько элементов установлены для устранения эффекта свободно переливающейся жидкости во втором резервуаре.
41. Способ по п. 39, отличающийся тем, что создание первого резервуара включает:
создание первой части первого резервуара;
создание второй части первого резервуара, расположенной на расстоянии от первой части первого резервуара, при этом второй резервуар размещают между первой частью первого резервуара и второй частью первого резервуара; и
размещение второго трубопровода между первой частью первого резервуара и второй частью первого резервуара.
42. Способ по п. 41, отличающийся тем, что размещение приводящего материала в первом резервуаре включает размещение приводящего материала в первой части первого резервуара, второй части первого резервуара и втором трубопроводе.
43. Способ создания устройства управления реактивностью, при этом способ включает:
предоставление по меньшей мере одного элемента поглотителя нейтронов; и
размещение по меньшей мере одного устройства пассивного управления реактивностью в неподвижном пространственном расположении относительно по меньшей мере одного элемента поглотителя нейтронов, при этом устройство пассивного управления реактивностью содержит:
приводящий материал, реагирующий на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления; и
материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, отличающийся от приводящего материала, при этом часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, выполнен с возможностью перемещения посредством приводящего материала в и из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления.
44. Способ по п. 43, дополнительно включающий размещение по меньшей мере одного элемента поглотителя нейтронов и по меньшей мере одного устройства пассивного управления реактивностью в корпусе.
45. Способ по п. 44, дополнительно включающий функциональное соединение приводного механизма по меньшей мере с одним элементом поглотителя нейтронов.