Система управления реактивностью путем смещения потока
REACTIVITY CONTROLLING SYSTEM BY SHIFTING OF FLOW

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА ПОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Приоритет настоящей заявки испрашивается в соответствии с § 119 Раздела 35 Свода законов США по заявке на патент США №62/098,963, озаглавленной «Система управления реактивностью регулированием потока», поданной 12/31/2014 и полностью включенной в настоящее описание посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение в целом относится к ядерным реакторам.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В легководных реакторах ядерного деления может использоваться формирование потока, в котором основное внимание уделяется производству поглотителей нейтронов для управления реактивностью. В качестве примера можно использовать подход с коротким и длинным стержнем для аксиального формирования потока для подавления осцилляций ксенона внутри активной зоны. В качестве другого примера, регулирующие стержни используются для управления распределением мощности, но такие системы не фокусируются на распределения воспроизводства.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Раскрытые варианты выполнения включают управляющие сборки для ядерных реакторов, ядерные реакторы, активные зоны для ядерных реакторов, способы управления ядерными реакторами и способы изготовления управляющих сборок для ядерных реакторов.
Вышеизложенное является сущностью и поэтому может содержать упрощения, обобщения, включения и/или пропуски деталей; следовательно, специалисты должны понимать, что сущность является только иллюстративной и не предназначена никоим образом быть ограничивающей. В дополнение к любым иллюстративным аспектам, вариантам выполнения и признакам, описанным выше, дальнейшие аспекты, варианты выполнения и признаки станут очевидными со ссылкой на чертежи и последующее подробное описание. Другие аспекты, особенности и преимущества устройств и/или процессов и/или другого описанного в настоящем документе предмета изобретения, станут очевидными из идей, изложенных в настоящем документе.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Чтобы легко идентифицировать обсуждение какого-либо конкретного элемента или действия, наиболее значимая цифра или цифры в номере позиции относятся к номеру чертежа, на котором этот элемент впервые представлен.
Фиг. 1А изображает вид в аксонометрии с частично вырезанной частью реактора ядерного деления, выполненного в соответствии с одним вариантом выполнения;
Фиг. 1В изображает вид в аксонометрии с частично вырезанной частью реактора ядерного деления, выполненного в соответствии с одним вариантом выполнения;
Фиг. 1С изображает вид в аксонометрии с частично вырезанной частью реактора ядерного деления, выполненного в соответствии с одним вариантом выполнения;
Фиг. 2 изображает вид в разрезе активной зоны реактора для реактора ядерного деления, выполненной в соответствии с одним вариантом выполнения;
Фиг. 3 изображает вид сбоку в разрезе активной зоны реактора для реактора ядерного деления, выполненной в соответствии с одним вариантом выполнения;
Фиг. 4 иллюстрирует график распределения мощности для реактора ядерного деления;
Фиг. 5 изображает схематическую иллюстрацию управляющей сборки для реактора ядерного деления, выполненной в соответствии с одним вариантом выполнения;
Фиг. 6 иллюстрирует график распределения выгорания для реактора ядерного деления, выполненного в соответствии с одним вариантом выполнения;
Фиг. 7 иллюстрирует график зависимости реактивной способности для модифицирующих нейтроны материалов, в реакторе ядерного деления, в соответствии с одним вариантом выполнения;
Фиг. 8А иллюстрирует принципиальную схему способа управления ядерным реактором, в соответствии с одним вариантом выполнения;
Фиг. 8B иллюстрирует принципиальную схему способа управления ядерным реактором, в соответствии с одним вариантом выполнения;
Фиг. 8С иллюстрирует принципиальную схему способа управления ядерным реактором, в соответствии с одним вариантом выполнения;
Фиг. 8D иллюстрирует принципиальную схему способа управления ядерным реактором, в соответствии с одним вариантом выполнения;
Фиг. 8Е иллюстрирует принципиальную схему способа управления ядерным реактором, в соответствии с одним вариантом выполнения;
Фиг. 8F иллюстрирует принципиальную схему способа управления ядерным реактором, в соответствии с одним вариантом выполнения;
Фиг. 8G иллюстрирует принципиальную схему способа управления ядерным реактором, в соответствии с одним вариантом выполнения;
Фиг. 8Н иллюстрирует принципиальную схему способа управления ядерным реактором, в соответствии с одним вариантом выполнения;
Фиг. 9А иллюстрирует принципиальную схему способа изготовления управляющей сборки для ядерного реактора, в соответствии с одним вариантом выполнения;
Фиг. 9В иллюстрирует принципиальную схему способа управления ядерным реактором, в соответствии с одним вариантом выполнения;
Фиг. 9С иллюстрирует принципиальную схему способа управления ядерным реактором, в соответствии с одним вариантом выполнения;
Фиг. 9D иллюстрирует принципиальную схему способа управления ядерным реактором, в соответствии с одним вариантом выполнения;
Фиг. 9Е иллюстрирует принципиальную схему способа управления ядерным реактором, в соответствии с одним вариантом выполнения;
Фиг. 9F иллюстрирует принципиальную схему способа управления ядерным реактором, в соответствии с одним вариантом выполнения; и
Фиг. 9G иллюстрирует принципиальную схему способа управления ядерным реактором, в соответствии с одним вариантом выполнения.
Фиг. 10 изображает схематическую иллюстрацию активной зоны реактора для реактора ядерного деления, включая управляющие сборки и профили нейтронного потока, в соответствии с одним вариантом выполнения.
Фиг. 11 изображает схематическую иллюстрацию активной зоны реактора для реактора ядерного деления, включая управляющие сборки и профили нейтронного потока, в соответствии с одним вариантом выполнения.
Фиг. 12 изображает схематическую иллюстрацию активной зоны реактора для реактора ядерного деления, включая управляющие сборки и профили нейтронного потока, в соответствии с одним вариантом выполнения.
Фиг. 13 иллюстрирует блок-схему способа реализации, раскрытого в данном документе.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Реакторы на Бегущей Волне (TWR) создают дефлаграционную волну горения вторичного ядерного топлива для воспроизводства вторичного ядерного топлива в ядерное горючее с помощью дефлаграционной волны, то есть реактор-самоед. В реакторе-самоеде быстрые нейтроны, полученные делением, поглощаются соседним вторичным ядерным топливом благодаря захвату нейтронов, воспроизводя, тем самым, вторичное ядерное топливо в ядерное горючее. Дефлаграционная бегущая волна перемещается относительно топлива, и если топливо «перетасовывается» или перемещается, тогда волну можно поддерживать в неподвижном состоянии в трехмерном пространстве относительно ядерной установки, но она все же движется относительно топлива (например, стоячая волна). Как стоячая волна, так и движущиеся волны включены в определение реактора на бегущей волне.
В качестве примера в TWR волна может быть границей или интерфейсом, связанным с активной зоной реактора ядерного деления. В одном варианте выполнения волна содержит одну или несколько областей, вдоль которых в активной зоне реактора ядерного деления происходит воспроизводство и горение (то есть деление и т.п.). В другом варианте выполнения волна содержит одну или несколько областей внутри активной зоны реактора ядерного деления, имеющих относительно высокие уровни потока; то есть, одна область активной зоны реактора ядерного деления имеет относительно большое количество или интенсивность нейтронов, которые расщепляют другие делящиеся атомы и воспроизводят вторичное ядерное топливо в ядерное горючее. Расположение волны определяется уровнем потока и количеством генерируемых нейтронов в этой области по сравнению с другими областями активной зоны реактора ядерного деления. Относительно высокие уровни потока в одной области активной зоны реактора ядерного деления могут быть измерены относительно других областей в активной зоне реактора ядерного деления. Управляющая сборка может избирательно перемещать один или несколько модифицирующих нейтроны материалов, для управления положением волны. В одном варианте выполнения для избирательного перемещения (например, активирования, включения и т.п.) одного или нескольких модифицирующих нейтроны материалов, расположен или иным образом предусмотрен по меньшей мере один приводной механизм управляющей сборки.
Активная зона реактора ядерного деления может содержать сборки с ядерным горючим (т.е. набор пусковых топливных сборок и т.п.) и сборки с вторичным ядерным топливом (т.е. набор питающих топливных сборок и т.п.) и/или топливные сборки, которые содержат как ядерное горючее, так и вторичное ядерное топливо. Таким образом, реактор ядерного деления может быть реактором с высокой скоростью воспроизводства. В качестве примера, реактор ядерного деления может быть реактором-самоедом. Делящийся ядерный топливный материал в сборках с ядерным горючим делится в активной зоне реактора ядерного деления. Делящийся материал воспроизводится в сборках с вторичным ядерным топливом в активной зоне реактора ядерного деления. Волна, в которой происходит воспроизводство и горение, может располагаться вдоль сборок с ядерным горючим. Волна, в которой происходит воспроизводство и горение, может также располагаться вдоль сборок с вторичным ядерным топливом.
В одном варианте выполнения активная зона реактора ядерного деления содержит систему манипуляции. Система манипуляции может представлять собой внутрикорпусную систему манипуляции. Система манипуляции может быть выполнена с возможностью избирательного перемещения сборок с ядерным горючим в топливной области. В других вариантах выполнения система манипуляции выполнена с возможностью избирательного перемещения некоторых сборок с вторичным ядерным топливом. Система манипуляции может быть выполнена таким образом, чтобы обеспечивать по меньшей мере одну из конкретных сборок с ядерным горючим и конкретных сборок с вторичным ядерным топливом таким образом, чтобы установить волну, которая является по существу стационарной в активной зоне реактора ядерного деления. В качестве примера, волна, которая является по существу стационарной, может определять стоячую волну воспроизводства делящегося ядерного топливного материала и расщепления делящегося ядерного топливного материала.
Описание фиг. 10-12 чертежей представлено раньше, чем описание фиг. 1-9, чтобы обеспечить введение и краткое содержание описания, содержащегося в настоящем документе. В последующем описании фиг. 1-9 представлены дополнительные подробности настоящих реализаций. На фиг. 10 изображен реактор 1000 ядерного деления с активной зоной 1002 и топливной областью 1004, расположенной в нем. Топливная область 1004 может содержать расщепляющийся и/или воспроизводящий ядерный материал. Цепную реакцию ядерного деления можно контролировать в соответствии с избирательным введением множества управляющих сборок, которые могут содержать модифицирующие нейтроны материалы, как описано в настоящем документе. Модифицирующие нейтроны материалы могут содержать один или несколько типов топлива и/или один или несколько типов поглотителей нейтронов. Управляющие сборки могут поддерживать цепную реакцию ядерного деления в топливной области 1004 в течение произвольного промежутка времени, например, в течение нескольких лет или неопределенно долго, в зависимости от конфигурации управляющих сборок. В реализации первые подвижные управляющие сборки 1006, 1008, 1010 расположены с возможностью перемещения над топливной областью 1004 и выполнены с возможностью скольжения вниз в топливную область в конфигурации «сверху вниз». В этой реализации вторые подвижные управляющие сборки 1012, 1014 и 1016 с возможностью перемещения расположены под топливной областью 1004 и выполнены с возможностью скольжения вверх в топливную область 1004 в конфигурации «снизу вверх». Следует понимать, что также раскрыты и другие конфигурации управляющих сборок, включая одну или несколько управляющих сборок, расположенных в радиальном, боковом или другом направлении и избирательно перемещаемых в топливную область 1004.
Положение первой (1006, 1008, 1010) и второй (1012, 1014, 1016) подвижных управляющих сборок изменяет нейтронный поток в топливной области 1004. Выбирая положение первой и второй подвижных управляющих сборок, для части топливной области 1004 могут быть выбраны мгновенный нейтронный поток или общий нейтронный поток за определенный промежуток времени (т.е. интегрированный по времени нейтронный поток в течение произвольного периода времени). При реализации заданный нейтронный поток может быть идентифицирован и сравнен с текущим нейтронным потоком с помощью измерительного средства. Измерительное средство может быть непосредственным, например, датчиком нейтронного потока, или может быть опосредованным, например, температурным датчиком или моделью потока для моделирования нейтронного потока в топливной области 1004 на основе статистического расположения управляющих сборок.
Для любой конфигурации первой и второй управляющих сборок профиль нейтронного потока может быть выражен для описания соответствующего нейтронного потока, имеющегося в топливной области 1004. Графики 1018 и 1020 профиля нейтронного потока показаны на фиг. 10. Графики 1018 и 1020 профиля нейтронного потока показывают величину нейтронного потока в зависимости от, соответственно, вертикального расположения и радиального расположения в топливной области 1004. График 1018 профиля нейтронного потока показывает величину 1022 потока по горизонтальной оси х относительно вертикального расположения в топливной области 1004 на вертикальной оси y. График 1018 профиля нейтронного потока расположен рядом с иллюстрацией топливной области 1004 и активной зоны 1002 реактора ядерного деления таким образом, что вертикальное положение, показанное на графике, соответствует тому же самому вертикальному положению в топливной области. Например, верхняя линия 1024 указывает вертикальное положение на или около верхней части активной зоны 1002 реактора ядерного деления и над топливной областью 1004. Величина 1022 нейтронного потока в этой точке показана равной или близкой к нулю. На другом конце графика 1018 нейтронного потока нижняя линия 1026 указывает вертикальное положение на или около нижней части активной зоны 1002 реактора ядерного деления и ниже топливной области 1004. Величина 1022 нейтронного потока на графике 1018 у нижней линии 1026 также равна или близка к нулю.
Следует понимать, что графики 1018, 1020 профиля нейтронного потока проиллюстрированы с фиксированными переменными, соответственно, радиального положения и вертикального положения. Другими словами, профиль нейтронного потока описывает нейтронный поток в плоскости поперечного сечения топливной области 1004. Плоскость поперечного сечения может быть вертикальной плоскостью при фиксированном радиальном положении, как на графике 1018 профиля нейтронного потока, плоскость поперечного сечения может быть горизонтальной плоскостью при фиксированном вертикальном положении, как на графике 1020 профиля нейтронного потока, или же плоскость поперечного сечения может быть любой другой плоскостью, пересекающей топливную область 1004. На графике 1018 профиля нейтронного потока выбранное радиальное расстояние «r» обозначено линией 1024. Величина 1022 нейтронного потока, таким образом, показана в соответствии с вертикальным положением вдоль линии 1024. Выбор другого радиального положения «r» изменяет величину 1022 потока, в соответствии с относительным положением первых управляющих сборок 1006, 1008, 1010 и вторых управляющих сборок 1012, 1014 и 1016.
График 1020 профиля нейтронного потока иллюстрирует величину 1028 нейтронного потока, показанную на вертикальной оси «y», в зависимости от радиального положения, показанного на горизонтальной оси «х». График 1020 расположен на фиг. 10 под активной зоной 1002 реактора ядерного деления, так что радиальное положение, показанное на графике, соответствует тому же самому радиальному положению в топливной области 1004. Соответственно, левая линия 1030 соответствует самому левому радиальному положению активной зоны 1002 реактора ядерного деления, а правая линия 1032 соответствует самому правому радиальному положению активной зоны 1002 реактора ядерного деления. График 1020 иллюстрирует профиль нейтронного потока, который, как обсуждалось выше, представляет собой график нейтронного потока вдоль плоскости, пересекающей топливную область 1004. График 1020 показывает нейтронный поток как функцию радиального положения и, следовательно, соответствует фиксированному вертикальному положению «Z», обозначенному линией 1034. Другими словами, график 1020 показывает нейтронный поток 1028 в горизонтальной плоскости, пересекающей топливную область 1004 в вертикальном положении «Z», обозначенным линией 1034.
На фиг. 11 показан реактор 1100 ядерного деления, содержащий активную зону 1102 реактора ядерного деления и расположенную в ней топливную область 1104. В одной реализации первые подвижные управляющие сборки 1106, 1108, 1110 расположены с возможностью перемещения над топливной областью 1104 и могут с возможностью скольжения проходить вниз в топливную область в конфигурации «сверху вниз». В этой реализации вторые подвижные управляющие сборки 1112, 1114 и 1116 расположены с возможностью перемещения под топливной областью 1004 и могут с возможностью скольжения проходить вверх в топливную область 1104 в конфигурации «снизу вверх». Следует понимать, что также раскрыты и другие конфигурации управляющих сборок, включая одну или несколько управляющих сборок, расположенных в радиальном, поперечном или другом направлении и избирательно перемещаемых в топливную область 1004. Положение первых подвижных управляющих сборок (1106, 1108, 1110) и вторых подвижных управляющих сборок (1112, 1114, 1116) находится в другой конфигурации, чем конфигурация, показанная на фиг. 10. На фиг. 11 две из первых подвижных управляющих сборок 1106, 1108 и две из вторых подвижных управляющих сборок 1112, 1114 перемещены вверх, причем каждая их них на одинаковое осевое расстояние. Таким образом, конфигурация управляющих сборок, показанных на фиг. 11, имеет такую же абсолютную реактивную способность, что и конфигурация управляющих сборок, показанная на фиг. 10, но полученный нейтронный поток в топливной области 1104 смещен вверх. Смещенный вверх нейтронный поток на фиг. 11, по сравнению с фиг. 10, показан на графике 1118 профиля нейтронного потока, который отображает поток 1120 нейтронов в зависимости от вертикального положения в активной зоне 1102 реактора ядерного деления. График 1118 профиля нейтронного потока расположен рядом с активной зоной 1102 реактора ядерного деления, так что вертикальное положение, показанное на графике 1118, соответствует одному и тому же вертикальному положению в активной зоне 1102 реактора ядерного деления. Верхняя линия 1122 и нижняя линия 1124 указывают высокое и низкое вертикальные положения, соответственно, графика и активной зоны 1102 реактора ядерного деления. Из-за относительного перемещения первых подвижных управляющих сборок 1106, 1108 и вторых подвижных управляющих сборок 1112, 1114 на фиг. 11, по сравнению с конфигурацией, показанной на фиг. 10, величина 1120 нейтронного потока смещена вверх в более высокое вертикальное положение на графике 1118, по сравнению с графиком 1018, изображенном на фиг. 10. Этот сдвиг вверх указывает на смещение вверх нейтронного потока в топливной области 1104 в вертикальной плоскости, ограниченной выбранным радиальным расстоянием «r», обозначенным линией 1124.
График 1126 профиля нейтронного потока на фиг. 11 иллюстрирует поток 1128 нейтронов в зависимости от радиального положения в топливной области 1104. График 1126 расположен ниже активной зоны 1102 реактора ядерного деления, чтобы показать, что радиальное положение на графике 1126 соответствует тому же самому радиальному положению в активной зоне 1102 реактора ядерного деления, как показано левой линией 1130 и правой линией 1132. Поскольку график 1126 представляет собой график профиля нейтронного потока, он показывает поток 1128 вдоль горизонтальной плоскости, пересекающей топливную область 1104 в выбранном вертикальном положении «Z», обозначенном линией 1134.
На фиг. 12 показан реактор 1200 ядерного деления, содержащий активную зону 1202 и топливную область 1204. Первые подвижные управляющие сборки 1206, 1208 и 1210 и вторые подвижные управляющие сборки 1212, 1214 и 1216 находятся в ступенчатой конфигурации, чтобы модифицировать нейтронный поток в топливной области 1204 в направление направо. Графики профиля нейтронного потока для конфигурации, соответствующей фиг. 12, показаны как функции вертикального положения и радиального положения, соответственно, на графиках 1218 и 1220. Профиль 1218 нейтронного потока изображен на основании фиксированного радиального положения, обозначенного линией 1222, а профиль 1220 нейтронного потока изображен на основе фиксированного вертикального положения, обозначенного линией 1224.
В последующем подробном описании ссылка делается на прилагаемые чертежи, являющиеся частью настоящего документа. На чертежах использование подобных или одинаковых символов на разных фигурах чертежей обычно указывает на подобные или одинаковые элементы, если из контекста не следует обратное.
Иллюстративные варианты выполнения, описанные в подробном описании, показанные на чертежах и заявленные в формуле изобретения, не предназначены быть ограничивающими. Могут быть использованы другие варианты выполнения и могут быть сделаны другие модификации, не отступая от сущности или объема изобретения, представленного в настоящем документе.
Специалист должен понимать, что описанные в настоящем документе элементы (например, операции), устройства, объекты и сопровождающие их обсуждения используются в качестве примеров для концептуальной ясности, и что могут быть выполнены различные модификации конфигурации. Следовательно, конкретные изложенные примеры и сопровождающее обсуждение, используемые в настоящем документе, предназначены для представления их более общих классов. В целом, использование любого конкретного примера предназначено для представления его класса, а не включение конкретных элементов (например, операций), устройств и объектов не должно рассматриваться как ограничивающее.
С точки зрения обзора, иллюстративные варианты выполнения содержат ядерные управляющие сборки, активные зоны реактора ядерного деления, реакторы ядерного деления, способы управления реактором ядерного деления и способы изготовления управляющей сборки для реактора ядерного деления.
Варианты выполнения управляющей сборки избирательно перемещают первый модифицирующий нейтроны материал в первом направлении. Избирательное перемещение первого модифицирующего нейтроны материала может привести к изменению (например, вариации, перемещению и т.п.) в волне. Управляющая сборка избирательно перемещает второй модифицирующий нейтроны материал во втором направлении. Избирательное перемещение второго модифицирующего нейтроны материала может противодействовать изменению волны, связанному с перемещением первого модифицирующего нейтроны материала. В качестве примера, первый модифицирующий нейтроны материал и второй модифицирующий нейтроны материал могут быть избирательно перемещены в направлениях по существу противоположных сторон волны. В других вариантах выполнения первый модифицирующий нейтроны материал и второй модифицирующий нейтроны материал избирательно перемещают, чтобы управлять волной иным образом.
В качестве примера, модифицирующие нейтроны материалы могут содержать поглотитель нейтронов или другой материал, который поглощает нейтроны. В качестве другого примера, модифицирующие нейтроны материалы могут содержать воду или другой материал, который уменьшает скорость нейтронов. В одном варианте выполнения первый модифицирующий нейтроны материал и второй модифицирующий нейтроны материал имеют одинаковый состав. В другом варианте выполнения первый модифицирующий нейтроны материал и второй модифицирующий нейтроны материал имеют разные составы.
Варианты выполнения управляющей сборки избирательно перемещают один или несколько модифицирующих нейтроны материалов, чтобы управлять активной зоной реактора ядерного деления. Хотя последующее описание управляющей сборки дается со ссылкой на пример реактора-самоеда (Реактор на Бегущей Волне), следует понимать, что приведенные ниже примеры управляющих сборок могут использоваться в реакторах любого типа, включая, без ограничения, реакторы на легкой воде, реакторы на тяжелой воде, реакторы деления, реакторы-размножители, быстрые реакторы, реакторы-самоеды и могут использоваться для управления одним или несколькими аспектами активной зоны реактора ядерного деления, включая, без ограничения, реактивность, температуру, поток, поток с течением времени, выгорание, скорость выгорания и любую другую характеристику активной зоны реактора ядерного деления.
Избирательное перемещение первого модифицирующего нейтроны материала может включать перемещение относительно топливной области активной зоны реактора ядерного деления. Избирательное перемещение первого модифицирующего нейтроны материала может включать перемещение относительно второго модифицирующего нейтроны материала. Избирательное перемещение первого модифицирующего нейтроны материала может включать перемещение по направлению к волне или от волны. Избирательное перемещение второго модифицирующего нейтроны материала может включать перемещение относительно топливной области активной зоны реактора ядерного деления. Избирательное перемещение второго модифицирующего нейтроны материала может включать перемещение относительно первого модифицирующего нейтроны материала. Избирательное перемещение второго модифицирующего нейтроны материала может включать перемещение по направлению к волне или от волны.
В одном варианте выполнения управляющая сборка управляет волной для коррекции осевых асимметрий в потоке реактора-самоеда ядерного деления. Корректировка осевых асимметрий в потоке может значительно снизить пиковое выгорание в одной или нескольких топливных сборках. Пиковое выгорание может представлять собой процент или другую меру деления, которая происходит в ядерном топливе, в результате чего выгорание 5% может указывать на то, что 5% топлива подверглось реакции деления. Выгорание может быть связано с выходной мощностью. Выходная мощность может быть связана с комбинацией свойств потока и материала. Таким образом, распределение потока связано с распределением мощности посредством заданного набора свойств материала.
Варианты выполнения этой управляющей сборки имеют несколько сборок управления реактивностью, которые взаимодействуют для управления распределением воспроизводства. В качестве примера, сборки управления реактивностью могут, среди других альтернатив, взаимодействовать для управления распределением воспроизводства в топливной сборке или внутри активной зоны ядерного реактора. Управление распределением воспроизводства за счет взаимодействия нескольких сборок управления реактивностью обеспечивает по меньшей мере одно из: уменьшение (например, уменьшение, минимизацию, устранение и т.п.) существенных нежелательных сдвигов в местах концентрации мощности в активной зоне реактора, уменьшение существенных нежелательных изменений требования к дозе в активной зоне реактора и уменьшение пикового выгорания.
В некоторых случаях первый и второй модифицирующие нейтроны материалы могут перемещаться в одном и/или в разных (или даже в нескольких) направлениях или осях относительно активной зоны, топлива или даже осевого направления топливных сборок активной зоны реактора.
В одном варианте выполнения при перемещении привода первого и/или второго модифицирующего нейтроны материала относительно активной зоны, модифицирующие нейтроны материалы могут перемещаться вдоль длины активной зоны реактора ядерного деления. В других вариантах выполнения по меньшей мере один из модифицирующих нейтроны материалов перемещается в поперечном направлении по длине активной зоны реактора ядерного деления. В других вариантах выполнения по меньшей мере один из модифицирующих нейтроны материалов перемещается в радиальном направлении активной зоны реактора ядерного деления. В других вариантах выполнения по меньшей мере один из модифицирующих нейтроны материалов перемещается в азимутальном направлении активной зоны реактора ядерного деления.
В некоторых вариантах выполнения указанные несколько сборок управления реактивностью содержат «сверху вниз» модифицирующий нейтроны материал, и «снизу вверх» модифицирующий нейтрон материал. «Сверху вниз» модифицирующий нейтроны материал (первый модифицирующий нейтроны материал) может перемещаться в активной зоне реактора ядерного деления из ее верхней части и может проходить через любую часть активной зоны реактора, включая, без ограничения, перемещение через дистальный конец активной зоны, так что только часть модифицирующего нейтроны материала расположена внутри активной зоны. «Снизу вверх» модифицирующий нейтроны материал (второй модифицирующий нейтроны материал) может перемещаться в активной зоне активной зоны ядерного деления из ее нижней части и может проходить через любую часть активной зоны реактора, включая, без ограничения, перемещение через дистальный конец активной зоны, так что только часть модифицирующего нейтроны материала расположена внутри активной зоны. Хотя это и последующие описания могут относиться к конфигурации «сверху вниз» и/или «снизу вверх», это относится только к ориентации, показанной на многих фигурах чертежей. Следует принимать во внимание, что можно использовать любую подходящую ориентацию, включая радиальную ориентацию (ориентации) или комбинацию радиальной ориентации (ориентаций), ориентаций «сверху вниз» и/или «снизу вверх».
В других вариантах выполнения указанные несколько сборок управления реактивностью содержат модифицирующий нейтроны материал с первой стороны и модифицирующий нейтроны материал со второй стороны. Модифицирующий нейтроны материал с первой стороны может перемещаться в активной зоне реактора ядерного деления с его первой стороны. Модифицирующий нейтроны материал со второй стороны может перемещаться в активной зоне реактора ядерного деления с его второй стороны. В качестве примера, управляющая сборка, имеющая такую комбинацию модифицирующих нейтроны материалов, может управлять поперечным реактором ядерного деления.
В других вариантах выполнения указанные несколько сборок управления реактивностью содержат по меньшей мере один модифицирующий нейтроны материал, который перемещается в активной зоне реактора ядерного деления поперечно ее продольного направления. Указанные несколько сборок управления реактивностью могут также содержать «сверху вниз» модифицирующий нейтроны материал. «Сверху вниз» модифицирующий нейтроны материал может перемещаться вдоль оси, которая по существу ортогональна плоскости, в которой перемещается поперечный модифицирующий нейтроны материал, и может проходить через любую часть активной зоны реактора, включая, без ограничения, перемещение через дистальный конец активной зоны, так что только часть модифицирующего нейтроны материала расположена внутри активной зоны. В других вариантах выполнения указанные несколько сборок управления реактивностью также содержат «снизу вверх» модифицирующий нейтроны материал. «Снизу вверх» модифицирующий нейтроны материал может перемещаться вдоль оси, которая по существу ортогональна плоскости, в которой перемещается поперечный модифицирующий нейтроны материал, и может проходить через любую часть активной зоны реактора, включая, без ограничения, перемещение через дистальный конец активной зоны, так что только часть модифицирующего нейтроны материала расположена внутри активной зоны. В других вариантах выполнения указанные несколько сборок управления реактивностью также содержат второй модифицирующий нейтроны материал, который перемещается через активную зону реактора ядерного деления поперек ее продольного направления. В еще других вариантах выполнения указанные несколько сборок управления реактивностью также содержат второй модифицирующий нейтроны материал, который каким-либо другим образом перемещается через активную зону реактора ядерного деления.
В других вариантах выполнения указанные несколько сборок управления реактивностью содержат по меньшей мере один модифицирующий нейтроны материал, который перемещается в активной зоне реактора ядерного деления вдоль ее радиального направления. Указанные несколько сборок управления реактивностью могут также содержать «сверху вниз» модифицирующий нейтроны материал, который может проходить через любую часть активной зоны реактора, включая, без ограничения, перемещение через дистальный конец активной зоны, так что только часть модифицирующего нейтроны материала расположена внутри активной зоны. «Сверху вниз» модифицирующий нейтроны материал может перемещаться вдоль оси, которая по существу ортогональна плоскости, в которой перемещается радиальный модифицирующий нейтроны материал. В других вариантах выполнения указанные несколько сборок управления реактивностью также содержат «снизу вверх» модифицирующий нейтроны материал. «Снизу вверх» модифицирующий нейтроны материал может перемещаться вдоль оси, которая по существу ортогональна плоскости, в которой перемещается радиальный модифицирующий нейтроны материал, и может проходить через любую часть активной зоны реактора, включая, без ограничения, перемещение через дистальный конец активной зоны, так что только часть модифицирующего нейтроны материала расположена внутри активной зоны. В других вариантах выполнения указанные несколько сборок управления реактивностью также содержат второй модифицирующий нейтроны материал, который перемещается в активной зоне реактора ядерного деления вдоль ее радиального направления. В других вариантах выполнения указанные несколько сборок управления реактивностью также содержат второй модифицирующий нейтроны материал, который каким-либо другим образом перемещается через активную зону реактора ядерного деления.
В других вариантах выполнения указанные несколько сборок управления реактивностью содержат по меньшей мере один модифицирующий нейтроны материал, который перемещается в активной зоне реактора ядерного деления вдоль ее азимутального направления. Указанные несколько сборок управления реактивностью могут также содержать «сверху вниз» модифицирующий нейтроны материал, который может проходить через любую часть активной зоны реактора, включая, без ограничения, перемещение через дистальный конец активной зоны, так что только часть модифицирующего нейтроны материала расположена внутри активной зоны. В других вариантах выполнения указанные несколько сборок управления реактивностью также содержат «снизу вверх» модифицирующий нейтроны материал, который может проходить через любую часть активной зоны реактора, включая, без ограничения, перемещение через дистальный конец активной зоны, так что только часть модифицирующего нейтроны материала расположена внутри активной зоны. В еще других вариантах выполнения указанные несколько сборок управления реактивностью также содержат второй модифицирующий нейтроны материал, который перемещается в активной зоне реактора ядерного деления вдоль ее азимутального направления. В других вариантах выполнения указанные несколько сборок управления реактивностью также содержат второй модифицирующий нейтроны материал, который каким-либо другим образом перемещается через активную зону реактора ядерного деления.
В других вариантах выполнения указанные несколько сборок управления реактивностью содержат по меньшей мере один модифицирующий нейтроны материал, который перемещается в активной зоне реактора ядерного деления под углом относительно ее продольного направления. Указанные несколько сборок управления реактивностью могут также содержать «сверху вниз» модифицирующий нейтроны материал, который может проходить через любую часть активной зоны реактора, включая, без ограничения, перемещение через дистальный конец активной зоны, так что только часть модифицирующего нейтроны материала расположена внутри активной зоны. В других вариантах выполнения указанные несколько сборок управления реактивностью также содержат «снизу вверх» модифицирующий нейтроны материал, который может проходить через любую часть активной зоны реактора, включая, без ограничения, перемещение через дистальный конец активной зоны, так что только часть модифицирующего нейтроны материала расположена внутри активной зоны. В других вариантах выполнения указанные несколько сборок управления реактивностью также содержат второй модифицирующий нейтроны материал, который перемещается в активной зоне реактора ядерного деления под углом относительно ее продольного направления. В еще других вариантах выполнения указанные несколько сборок управления реактивностью также содержат второй модифицирующий нейтроны материал, который каким-либо другим образом перемещается через активную зону реактора ядерного деления.
В других вариантах выполнения указанные несколько сборок управления реактивностью содержат по меньшей мере один модифицирующий нейтроны материал, который остается неподвижным в течение по меньшей мере части энергетического цикла. Управляющая сборка может содержать приводной механизм. В одном варианте выполнения приводной механизм выполнен с возможностью избирательного перемещения топлива активной зоны ядерного реактора относительно по меньшей мере одного модифицирующего нейтроны материала. Приводной механизм может быть выполнен с возможностью перемещения топлива в направлении, совмещенном с длиной первого или второго модифицирующего нейтроны материала. В альтернативных или дополнительных вариантах выполнения приводной механизм выполнен с возможностью перемещения топлива относительно модифицирующего нейтроны материала каким-либо другим образом. В других вариантах выполнения приводной механизм выполнен с возможностью избирательного перемещения как топлива, так и по меньшей мере одного из модифицирующих нейтроны материалов (например, как топливо, так и модифицирующий нейтроны материал могут перемещаться и т.п.).
Управляющая сборка может работать для управления расположением потока вдоль осевого направления активной зоны реактора ядерного деления. В дополнительных и альтернативных вариантах выполнения сборки управления реактивностью работают для смещения распределения потока в активной зоне реактора ядерного деления. Указанные несколько управляющих сборок могут быть расположены для уменьшения риска возникновения радиальных возмущений мощности во время энергетического цикла реактора. В других вариантах выполнения указанные несколько управляющих сборок расположены для смещения распределения потока в активной зоне реактора ядерного деления в направлении заданного профиля распределения. Использование управляющей сборки может по существу устранить нежелательное перемещение волны (например, сдвиг волны, подавление волн и т.д.).
На фиг. 1А-1С и фиг. 2 и посредством неограничивающего обзора, в качестве иллюстрации, а не ограничения, показан иллюстративный реактор 10 ядерного деления. Как показано на фиг. 1А-1В, реактор 10 содержит активную зону 12, расположенную в корпусе 14 реактора. В соответствии с одним вариантом выполнения, активная зона 12 реактора ядерного деления содержит множество ядерных топливных сборок, имеющих множество каналов, выполненных с возможностью размещения ядерного топлива в топливной области 16. Указанное множество ядерных топливных сборок может быть расположено внутри корпуса 14 реактора. Как показано на фиг. 2, активная зона 12 реактора содержит сборки 22 с ядерным горючим (т.е. набор пусковых топливных сборок и т.п.) и сборки 24 с вторичным ядерным топливом (т.е. набор питающих топливных сборок и т.п.). Сборки 22 с ядерным горючим могут содержать U-235 (или любое другое соответствующее расщепляющееся топливо), чтобы запустить реакцию деления. Сборки 24 с вторичным ядерным топливом могут содержать U-238 или любое другое подходящее воспроизводящее ядерное топливо. В соответствии с одним вариантом выполнения, реактор 10 ядерного деления содержит систему манипуляции. Система манипуляции может представлять собой внутрикорпусную систему манипуляции. Внутрикорпусная система манипуляции может быть выполнена с возможностью обеспечения по меньшей мере одной сборки 22 с ядерным горючим и по меньшей мере одной сборки 24 с вторичным ядерным топливом, или их комбинации. Управляющая сборка, связанная с реактором 10 ядерного деления, может содержать несколько сборок управления реактивностью. Сборки управления реактивностью могут быть выполнены с возможностью варьирования реактивности активной зоны 12. В одном варианте выполнения реактор 10 содержит сборку из одного или нескольких механизмов, показанных на фиг. 1В-1С в виде приводной сборки 40 для модифицирующего нейтроны материала. Приводная сборка 40 для модифицирующего нейтроны материала расположена для управления указанными несколькими сборками управления реактивностью. Как показано на фиг. 1А-1С, реактор 10 также содержит систему 30 охлаждения реактора.
T
T
T
T
T
Все еще со ссылкой на фиг. 1А-1С и фиг. 2, размер вариантов выполнения реактора 10 ядерного деления может быть рассчитан для любого требуемого применения. Например, различные варианты выполнения реактора 10 ядерного деления могут использоваться по необходимости в приложениях с малой мощностью (от приблизительно 300 МВт до приблизительно 500 МВт), средней мощностью (от приблизительно 500 МВт до приблизительно 1000 МВт) и большой мощностью (от приблизительно 1000 МВт и выше).
Несмотря на то, что варианты выполнения реактора 10 ядерного деления основаны на элементах технологии реактора на быстрых нейтронах с жидкометаллическим охлаждением без индуцированного водой нейтронного импеданса, традиционно связанного с реакторами на легкой воде («LWR»), следует понимать, что описанные управляющие сборки могут быть использованы в любом ядерном реакторе для любого надлежащего использования управления этого реактора. В различных вариантах выполнения система 30 охлаждения реактора содержит бассейн жидкого натрия, расположенный в корпусе 14 реактора. В таких случаях активную зону 12 на фиг. 1 погружают в бассейн натриевой охлаждающей жидкости в корпусе 14 реактора. Корпус 14 реактора окружен защитным корпусом 32, который помогает предотвратить потерю натриевой охлаждающей жидкости в маловероятном случае утечки из корпуса 14 реактора.
В различных вариантах выполнения система 30 охлаждения реактора содержит насос для охлаждающей жидкости реактора, показанный как насос 34. Как показано на фиг. 1А-1В, система 30 охлаждения реактора содержит два насоса 34. Насосы 34 могут быть любым подходящим насосом по желанию (например, электромеханический насос, электромагнитный насос и т.д.).
Все также со ссылкой на фиг. 1А-1В, система 30 охлаждения реактора также содержит теплообменники 36. Теплообменники 36 расположены в бассейне жидкого натрия. В соответствии с одним вариантом выполнения, теплообменники 36 с другой своей стороны имеют нерадиоактивную промежуточную натриевую охлаждающую жидкость. С этой целью теплообменники 36 можно рассматривать как промежуточные теплообменники. В соответствии с одним вариантом выполнения, парогенераторы находятся в тепловой связи с теплообменниками 36. Понятно, что по необходимости может использоваться любое количество насосов 34, теплообменников 36 и парогенераторов.
Насосы 34 обеспечивают циркуляцию первичной натриевой охлаждающей жидкости через активную зону 12 реактора ядерного деления. Перекаченная первичная натриевая охлаждающая жидкость выходит из активной зоны 12 ядерного реактора деления в верхней части активной зоны 12 реактора ядерного деления и проходит через одну сторону теплообменников 36. В соответствии с одним вариантом выполнения, нагретая промежуточная натриевая охлаждающая жидкость циркулирует через промежуточные натриевые контура 38 к парогенераторам. Парогенераторы могут генерировать пар для управления турбинами и электрическими генераторами. В соответствии с другими вариантами выполнения, нагретая промежуточная натриевая охлаждающая жидкость циркулирует в теплообменниках для еще одного использования.
Как показано на фиг. 1А-3, иллюстративная активная зона 12 реактора ядерного деления содержит сборки 22 с ядерным горючим, сборки 24 с вторичным ядерным топливом и управляющие сборки, имеющие множество сборок управления реактивностью. В одном варианте выполнения множество сборок управления реактивностью содержит первую сборку 50 управления реактивностью и вторую сборку 60 управления реактивностью. Первая сборка 50 управления реактивностью содержит первый модифицирующий нейтроны материал 52, тогда как вторая сборка 60 управления реактивностью содержит второй модифицирующий нейтроны материал 62. Первый и второй модифицирующие нейтроны материалы могут быть одинаковыми или различными и в некоторых случаях могут быть выбраны и адаптированы для улучшения управления потоком и/или формой волны в их различиях. В одном варианте выполнения система управления содержит некоторое количество первых модифицирующих нейтроны материалов 52, достаточное для соответствия различным стандартам, регулирующим остановку реактора 10 ядерного деления во время события SCRAM. Таким образом, второй модифицирующий нейтроны материал 62 может играть относительно небольшую роль, если таковая имеется, во время события SCRAM. В качестве примера, вторые модифицирующие нейтроны материалы могут и не быть связаны с системой SCRAM.
Как показано на фиг. 2, в одном варианте выполнения управляющая сборка содержит восемнадцать первых сборок 50 управления реактивностью и восемь вторых сборок 60 управления реактивностью. В одном варианте выполнения фиг. 2 схематически представляет собой конструкцию TWR. В других вариантах выполнения управляющая сборка содержит по меньшей мере одно из: другое количество и/или другое размещение сборок 50 управления реактивностью и другое количество и/или другое размещение сборок 60 управления реактивностью. Несмотря не то, что на фиг. 2 показаны первые сборки 50 управления реактивностью и вторые сборки 60 управления реактивностью, ориентированные в конкретной конфигурации, по меньшей мере одна из сборок 50 управления реактивностью и сборок 60 управления реактивностью может быть расположена иным образом в активной зоне 12 реактора ядерного деления, в соответствии с различными другими вариантами выполнения.
Как показано на фиг. 1А-1В, топливная область 16 обычно имеет цилиндрическую форму и проходит вдоль осевого направления 70. В одном варианте выполнения топливная область 16 содержит первый конец, показанный как верхний конец 72, и по существу противоположный второй конец, показанный как нижний конец 74. Хотя для описания топливной области 16 используются «верхний конец» и «нижний конец», эти фразы относятся только к ориентации, показанной на чертежах. Следует принимать во внимание, что может использоваться любая подходящая установка и/или ориентация топливной активной зоны и по-прежнему находиться в пределах по существу противоположных концов 72 и 74. Как показано на фиг. 2-3, активная зона 12 реактора ядерного деления и топливная область 16 определяют радиальное направление 76 (например, вдоль которого может быть измерено расстояние от центра активной зоны 12 реактора ядерного деления или топливной области 16 до интересующего положения и т.д.) и азимутальное направление 78 (например, вдоль которого могут быть определены местоположение вокруг осевого направления 70 или периферии активной зоны 12 реактора ядерного деления или топливной области 16 и т.д.).
Первый модифицирующий нейтроны материал 52 и второй модифицирующий нейтроны материал 62 могут быть избирательно перемещены относительно топливной области 16 (например, вдоль любого одного или нескольких (осевого направления 70) или радиального направления 76, азимутального направления 78 и т.д.). В других вариантах выполнения первый модифицирующий нейтроны материал 52 и второй модифицирующий нейтроны материал 62 выполнены с возможностью избирательного перемещения относительно корпуса 14 реактора. Как показано на фиг. 5, управляющая сборка содержит приводную сборку 40 для модифицирующих нейтроны материала. Приводная сборка 40 для модифицирующих нейтроны материала содержит по меньшей мере один приводной механизм, соединенный с первым модифицирующим нейтроны материалом 52 и вторым модифицирующим нейтроны материалом 62, в соответствии с одним вариантом выполнения. В качестве примера, указанный по меньшей мере один приводной механизм может содержать средство для перемещения по меньшей мере одной сборки управляющих сборок, включая, без ограничений, исполнительный механизм (например, двигатель и т.д.). Исполнительный механизм может быть соединен с первым модифицирующим нейтроны материалом 52 и вторым модифицирующим нейтроны материалом 62 (например, с первой линией привода и второй линией привода и первым захватом и вторым захватом, с первой линией привода и вторым захватом и т.д.). В качестве другого примера, указанный по меньшей мере один приводной механизм может содержать первый исполнительный механизм, соединенный с первым модифицирующим нейтроны материалом 52 (например, с первой линией привода и первым захватом и т.д.) и второй исполнительный механизм, соединенный со вторым модифицирующим нейтроны материалом 62 (например, со второй линией привода и вторым захватом и т.д.).
В одном варианте выполнения средство для перемещения по меньшей мере одной сборки из управляющих сборок расположено для перемещения первого модифицирующего нейтроны материала 52 относительно топливной области 16 (например, в топливную область 16 и из нее вдоль осевого направления 70 и т.д.). Кроме того, или в качестве альтернативы, указанный по меньшей мере один исполнительный механизм может быть расположен для перемещения второго модифицирующего нейтроны материала 62 относительно топливной области 16. В качестве примера, исполнительный механизм может быть расположен на верхнем конце 72 топливной области 16 (например, над топливной областью 16 и т.д.). В другом варианте выполнения корпус 14 реактора содержит первый конец (например, верхний конец и т.д.) и по существу противоположный второй конец (например, нижний конец и т.д.). Первый исполнительный механизм и второй исполнительный механизм могут быть расположены на первом конце корпуса 14 реактора. Линия привода может проходить вниз между первым концом, соединенным с исполнительным механизмом, и вторым концом, соединенным с модифицирующим нейтроны материалом. По меньшей мере один из первых модифицирующих нейтроны материалов 52 и вторых модифицирующих нейтроны материалов 62 может быть расположен внутри емкости. В качестве примера, емкости могут содержать трубчатые тела (например, полые элементы, каналы и т.д.). Одно или несколько средств передислокации могут быть расположены для избирательного перемещения емкостей и, таким образом, избирательной передислокации первых модифицирующих нейтроны материалов 52 и вторых модифицирующих нейтроны материалов 62.
Указанный по меньшей мере один приводной механизм выполнен с возможностью обеспечения (например, экспонирования, перемещения, вставления, введения, извлечения и т.д.) первого модифицирующего нейтроны материала 52 и второго модифицирующего нейтроны материала 62 в разных направлениях, соответственно, в верхний конец 72 топливной области 16 и в нижний конец 74 топливной области 16, в соответствии с вариантом выполнения, показанным на фиг. 3. Как показано стрелками на фиг. 3, первые модифицирующие нейтроны материалы 52 смещены вниз, а вторые модифицирующие нейтроны материалы 62 смещены вверх. В одном варианте выполнения указанный по меньшей мере один приводной механизм расположен или иным образом выполнен с возможностью обеспечения первого модифицирующего нейтроны материала 52 и второго модифицирующего нейтроны материала 62 в практически противоположные концы топливной области 16 вдоль осевого направления 70. Таким образом, распределение потока в топливной области 16 может быть смещено вверх к верхнему концу 72 топливной области 16 (например, относительно активной зоны реактора ядерного деления, которая содержат традиционные управляющие сборки, от второго модифицирующего нейтроны материала, и т.д.).
Как показано на фиг. 2, иллюстративная активная зона 12 реактора ядерного деления содержит модифицирующие нейтроны материалы 82. Модифицирующие нейтроны материалы 82 выполнены с возможностью избирательного перемещения относительно топливной области 16. В качестве примера, модифицирующие нейтроны материалы 82 могут быть избирательно перемещены между рабочим положением (например, извлечены из топливной области 16, перемещены на некоторое расстояние от топливной области 16 и т.д.) и положением останова (например, по меньшей мере частично расположенным вдоль топливной области 16 и т.д.).
На фиг. 2 изображена активная зона 12 реактора ядерного деления, которая содержит управляющий или компенсирующий стержень 84, который может быть неподвижным, пассивно управляться или активно управляться. Управляющие или компенсирующие стержни 84 могут оставаться фиксированными во время энергетического цикла. Управляющие или компенсирующие стержни 84 могут содержать один или несколько датчиков. В других вариантах выполнения управляющие или компенсирующие стержни 84 заменяются одним или несколькими первыми сборками 50 управления реактивностью. В других вариантах выполнения активная зона 12 реактора ядерного деления не содержат управляющие или компенсирующие стержни 84.
В соответствии с вариантом выполнения, показанном на фиг. 2, активная зона 12 реактора ядерного деления содержит датчик 86. Датчик 86 может быть выполнен с возможностью обеспечения сигналов измерения (например, данных и т.д.). В одном варианте выполнения датчик 86 содержит монитор потока. Датчик 86 может быть выполнен с возможностью обеспечения сигналов измерения, относящихся к распределению потока в активной зоне 12 реактора ядерного деления, независимо от того, содержит ли активная зона 12 реактора управляющие или компенсирующие стержни 84. В качестве примера, датчик 86 может содержать монитор осевого потока. Монитор осевого потока может быть выполнен с возможностью обеспечения сигналов измерения, относящихся к осевому профилю распределения потока в активной зоне 12 реактора.
Все также со ссылкой на фиг. 2, иллюстративная активная зона 12 содержит шесть модифицирующих нейтроны материалов 82. Как показано на фиг. 2, иллюстративная активная зона 12 содержит четыре PIROD 84. Активная зона 12 может содержать один датчик 86. В других вариантах выполнения активная зона 12 реактора ядерного деления содержит другое количество модифицирующих нейтроны материалов 82. Активная зона 12 реактора ядерного деления может другое количество PIROD 84. В других вариантах выполнения активная зона 12 реактора ядерного деления содержит больше или меньше датчиков 86. По меньшей мере один модифицирующий нейтроны материал 82 и PIROD 84 могут быть расположены иным образом внутри активной зоны 12 реактора, в соответствии с различными другими вариантами выполнения. Как показано на фиг. 2, датчик 86 расположен внутри активной зоны 12 реактора ядерного деления. Датчик 86 может быть установлен, присоединен или иным образом связан с различными компонентами активной зоны 12 реактора ядерного деления. В других вариантах выполнения датчик 86 расположен удаленно относительно активной зоны 12 реактора. Датчик 86, расположенный удаленно относительно активной зоны 12 реактора, может быть соединен с одним или несколькими компонентами активной зоны 12 реактора или может поддерживаться по-другому.
В соответствии с вариантом выполнения, показанном на фиг. 2-3, первый модифицирующий нейтроны материал 52 отстоит на некоторое расстояние от второго модифицирующего нейтроны материала 62. В качестве примера, первый модифицирующий нейтроны материал 52 может отстоять от второго модифицирующего нейтроны материала 62 вдоль радиального направления 76 топливной области 16. Дополнительно или в качестве альтернативы, первый модифицирующий нейтроны материал 52 может отстоять от второго быть модифицирующего нейтроны материала 62 вдоль азимутального направления 78 топливной области 16. В других вариантах выполнения первый модифицирующий нейтроны материал 52 под углом смещен от второго модифицирующего нейтроны материала 62. Как показано на фиг. 2-3, управляющая сборка содержит множество модифицирующих нейтроны материалов, которые расположены на некотором расстоянии друг от друга. В других вариантах выполнения по меньшей мере один из первых модифицирующих нейтроны материалов 52 аксиально совмещен в активной зоне 12 реактора ядерного деления (например, вдоль осевого направления 70, вдоль радиального направления 76 и т.д.) по меньшей мере с одним из вторых модифицирующих нейтроны материалов 62.
В одном варианте выполнения активная зона 12 реактора и топливная область 16 имеют первую боковую сторону 92 и по существу противоположную вторую боковую сторону 94. Первый модифицирующий нейтроны материал 52 может быть расположен на первой боковой стороне 92 топливной области 16. Второй модифицирующий нейтроны материал 62 может быть расположен на по существу противоположной второй боковой стороне 94 топливной области 16. Первый модифицирующий нейтроны материал 52 и/или второй модифицирующий нейтроны материал 62 может быть расположен для входа с противоположных сторон топливной области 16 в активной зоне 12 реактора. Первый модифицирующий нейтроны материал 52 и/или второй модифицирующий нейтроны материал 62 может также входить в топливную область 16 на осевой стороне (например, «сверху вниз» и/или «снизу вверх») и/или на радиальной стороне, а также размещаться на первой боковой стороне 92 и/или на второй боковой стороне 94 топливной области 16. Первый модифицирующий нейтроны материал 62 и второй модифицирующий нейтроны материал 62 могут входить в топливную область 16 в комбинации вышеупомянутых конфигураций, включая, но не ограничиваясь этим, первый модифицирующий нейтроны материал 52 расположен над активной зоной 12 реактора в конфигурации «сверху вниз», а второй модифицирующий нейтроны материал 62 расположен в радиальной ориентации и способен перемещаться в топливную область 16 с радиальной стороны, расположенной относительно ближе к нижнему концу 74 топливной области 16. Следует понимать, что в объеме настоящего изобретения возможна любая комбинация ориентации первого модифицирующего нейтроны материала 52 и второго модифицирующего нейтроны материала 62 (осевая, радиальная, поперечная и т.д.) на любом относительном расстоянии между нижним концом 74 и верхним концом 72 топливной области 15.
Первая сборка 50 управления реактивностью может содержать емкость, внутри которой расположен первый модифицирующий нейтроны материал 52. Вторая сборка 60 управления реактивностью может содержать емкость, внутри которой расположен второй модифицирующий нейтроны материал 62. Емкости могут содержать трубчатые корпуса, подобные топливной сборке. В соответствии с вариантом выполнения, показанном на фиг. 3, первая сборка 50 управления реактивностью содержит первую емкость 54, внутри которой с возможностью перемещения расположен первый модифицирующий нейтроны материал 52. Как показано на фиг. 3, вторая сборка 60 управления реактивностью содержит вторую емкость 64, внутри которой с возможностью перемещения расположен второй модифицирующий нейтроны материал 62. Первая емкость 54 и вторая емкость 64 проходят через по меньшей мере часть топливной области 16.
В других вариантах выполнения первый модифицирующий нейтроны материал 52 и второй модифицирующий нейтроны материал 62 помещены в общую емкость, связанную как с первой сборкой 50 управления реактивностью, так и со второй сборкой 60 управления реактивностью. Приводная сборка 40 для модифицирующего нейтроны материала содержит механизм (например, винтовой механизм, привод, герметичную камеру для текучей среды и т.д.), расположенные, в соответствии с одним вариантом выполнения, внутри общей емкости и между первым модифицирующим нейтроны материалом 52 и вторым модифицирующим нейтроны материалом 62. Приведение механизма в действие или во взаимодействие может изменять относительное положение первого модифицирующего нейтроны материала 52 и второго модифицирующего нейтроны материала 62. В качестве примера, винт, связанный с первым модифицирующим нейтроны материалом 52, может быть ввинчен в гайку, соединенную со вторым модифицирующим нейтроны материалом 62 (например, с исполнительным механизмом и т.п.), изменяя, тем самым, относительные положения первого модифицирующего нейтроны материала 52 и второго модифицирующего нейтроны материала 62 (например, путем совместного вытягивания двух модифицирующих нейтроны материалов, и т.п.). Исполнительный механизм приводной сборки 40 для модифицирующего нейтроны материала может вместе поднимать и опускать первый модифицирующий нейтроны материал 52 и второй модифицирующий нейтроны материал 62.
В реакторе с высокой скоростью воспроизводства топливо преимущественно воспроизводится в областях с относительно высокими уровнями потока. Таким образом, волна ограничивается областями, где генерируется энергия (распределение мощности и/или поток мощности волны), что приводит к появлению областей, где воспроизводящее топливо воспроизводится с избыточными нейтронами. Воспроизводство происходит прежде всего спереди волны. В качестве примера, модифицирующий нейтроны материал может приближаться к первой стороне волны. Воспроизводство может происходить в основном на по существу противоположной второй стороне волны для воспроизводства воспроизводящего топлива и создания нового местоположения топлива для дальнейшей мощности волны. Таким образом, положение топлива также перемещается вместе с волной. Мощность связана с потоком и со свойствами материала. По мере того как воспроизведенное топливо дает вклад в мощность, распределение мощности в реакторе ядерного деления может также перемещаться в направлении перемещения волны.
В соответствии с раскрытыми в настоящем документе вариантами выполнения, перемещение волны (т.е. смещение волны, подавление волны и т.д. волны мощности и т.д.) является управляемым и происходит из-за относительного перемещения между модифицирующими нейтроны материалами и топливом реактора 10 ядерного деления. Поскольку введение в активную зону модифицирующих нейтроны материалов поглощает или замедляет нейтроны в волне, эти нейтроны с меньшей вероятностью будут либо расщеплять другой атом, либо воспроизводить воспроизводящий атом для делящегося топлива. В этом управлении и реакции нейтронов с модифицирующим нейтроны материалом при относительном перемещении между модифицирующим нейтроны материалом и топливом волна удаляется от модифицирующего нейтроны материала. Области в топливе, относительно более близкие к модифицирующим нейтроны материалам, уменьшают уровни потока, что снижает скорость воспроизводства в соседнем воспроизводящем материале. Таким образом, при относительном перемещении между модифицирующим нейтроны материалом и топливом волна отталкивается от модифицирующего нейтроны материала. Избирательное размещение положения первой, второй и/или дополнительной управляющих сборок в осевом и радиальном направлении вдоль активной зоны 1002 реактора ядерного деления позволяет перемещать волну, смещать волну и формировать волну вдоль осевых и/или радиальных направлений относительно активной зоны. Модификации волны по осевым и/или радиальным направлениям позволяет выбирать положение и величину уровней нейтронного потока в реакторе 10 ядерного деления и, в частности, формирование волны в осевом и/или в радиальном направлении позволяет выбирать общую величину потока в течение времени (также называемый в настоящем документе как интегрированный во времени поток) в секции активной зоны 1002 реактора. Размещение противоположных управляющих сборок в осевом и/или в радиальном направлении вдоль активной зоны реактора ядерного деления позволяет увеличить диапазон форм нейтронного потока для заданных абсолютных величин реактивной способности регулирования из-за увеличения распределения управляющих сборок вдоль активной зоны 1002 реактора. Например, постоянная абсолютная величина реактивной способности регулирования может быть достигнута путем вставления «сверху вниз» управляющей сборки фиксированной длины в топливную область 1004 или, в качестве альтернативы, путем вставления «сверху вниз» управляющей сборки на половину фиксированной длины в топливную область 1004 и вставления «снизу вверх» управляющей сборки на половину фиксированной длины в топливную область 1004. Хотя обе вышеупомянутые конфигурации могут иметь одинаковую абсолютную величину реактивной способности регулирования, форма нейтронного потока между двумя конфигурациями различается и, соответственно, интегрированным во времени потоком в топливной области можно более точно управлять. В другой реализации управляющие сборки могут содержать делящийся материал, включая, без ограничения, делящийся материал в сочетании с поглотителями нейтронов или другим материалом управления подачей топлива для поддержания интегрированного во времени нейтронного потока системы постоянным и, следовательно, остановки смещения волны.
Дополнительное относительное перемещение между модифицирующим нейтроны материалом и топливной областью снова отталкивает волну от модифицирующего нейтроны материала. Представленное в настоящем документе средство перемещения использует один или несколько модифицирующих нейтроны материалов для избирательного перемещения волны в одно или несколько необходимых местоположений. Одно или несколько необходимых местоположений может изменяться со временем, энергетическим циклом или на основе других факторов.
Во время работы реактора ядерного деления в рамках процесса перераспределения топлива могут быть введены новые питающие сборки. Затем новые питающие сборки воспроизводятся и выводятся на мощность вдоль волны (например, стоячей волны и т.д.) в активной зоне реактора ядерного деления. Реактивностью реактора ядерного деления традиционно управляют путем перемещения модифицирующих нейтроны материалов, вниз от верхнего конца топливной области к нижнему концу топливной области. Такой перенос модифицирующего нейтроны материала, может подтолкнуть волну вниз.
Реактивностью реактора ядерного деления традиционно управляют путем перемещения модифицирующего нейтроны материала еще дальше в топливную область. Перемещение волны может привести к аксиально-асимметричному распределению потока в топливной области. Аксиально-асимметричное распределение потока преимущественно воспроизводит новое топливо в нижней половине питающих сборок. В качестве примера, аксиально-асимметричное распределение потока может предпочтительно воспроизводить новое топливо в нижней половине входящих питающих сборок. По мере того, как питающие сборки выводятся на мощность, распределение плутония в них и их реактивность достигают пика в нижней половине топливной загрузки.
Модифицирующие нейтроны материалы традиционно доставляют дальше в топливную область для управления выходной мощностью активной зоны реактора ядерного деления, дополнительно толкая, тем самым, вниз распределение потока для следующего поколения питающих сборок. Таким образом, распределение плутония в последовательных поколениях питающих сборок может быть асимметричным еще ниже. Такое перемещение волны продолжается в течение жизненного цикла активной зоны ядерного реактора. Распределение потока может прийти в равновесие, когда волна приходит ко дну активной зоны ядерного деления. Равновесие может быть достигнуто, когда повышенная утечка нейтронов (например, через дно активной зоны реактора ядерного деления и т.д.) останавливает дальнейшее перемещение волны.
Как показано на фиг. 4, распределение мощности активной зоны реактора ядерного деления смещается из-за перемещения волны. Иллюстративный график 100 распределения мощности показывает различные профили, связывающие тепловой поток (например, в Ваттах на квадратный метр и т.д.) с местоположением (например, высотой, измеренной в метрах и т.д.). Иллюстративный график 100 распределения мощности содержит первый профиль распределения мощности, показанный как профиль 110 в начале жизненного цикла, и второй профиль распределения мощности, показанный как профиль 120 в конце жизненного цикла. Разница между профилем 120 в конце жизненного цикла и профилем 110 в начале жизненного цикла демонстрирует, что мощность движется к нижней части активной зоны реактора ядерного деления. Новое равновесие смещенной волны приводит к тому, что мощность и выгорание достигаются ниже средней плоскости топливных сборок. Такой пик мощности и выгорания может вызвать для TWR значительное увеличение требуемого выгорания и смещения на атом («DPA»), а также значительное увеличение DPA опорной решетки активной зоны.
Заявитель выявил проблему нежелательного перемещения волны при выполнении инновационного вычислительного подхода путем выполнения нескольких вариантов «контролируемого» численного анализа. Численный анализ активных зон ядерных реакторов традиционно проводился «неконтролируемым» образом, где все модифицирующие нейтроны материалы моделируются в отведенном положении, а источник деления при нейтронных расчетах пропорционально уменьшался с помощью эффективного коэффициента умножения нейтронов («Keff»). Перемещение бегущей волны в этом традиционном вычислительном подходе не проявляется. При выполнении вариантов контролируемого численного анализа заявитель выполнял итерации с глубиной активации модифицирующего нейтроны материала и в явном виде смоделировал положение модифицирующего нейтроны материала. При моделировании реактора в неконтролируемых и контролируемых случаях, заявитель определил, что выгорание топливных сборок увеличилось с 29% до 33%, a DPA увеличилось, соответственно, с 540 до 1040. Заявитель полагает, что описанная в настоящем документе система управления также может изменять амплитуду колебания реактивности в течение цикла, уменьшая, тем самым, количество разрядов в течение энергетического цикла и увеличивая время пребывания топлива.
Реактивная способность модифицирующих нейтроны материалов связана с полезностью модифицирующих нейтроны материалов для подавления или управления реактивностью в активной зоне реактора ядерного деления. Реактивная способность модифицирующего нейтроны материала может изменяться со временем и положением в активной зоне реактора ядерного деления. Перемещение волны может уменьшать абсолютное значение реактивной способности модифицирующих нейтроны материалов. Уменьшение абсолютного значения реактивной способности означает, что способность модифицирующих нейтроны материалов подавлять или управлять реактивностью уменьшается. Перемещение волны может уменьшить абсолютное значение реактивной способности модифицирующих нейтроны материалов, поскольку они обладают пониженной способностью к подавлению или управлению реактивностью, которая смещается еще дальше от основного объема модифицирующего нейтроны материала.
Управляющая сборка обеспечивает относительное перемещение между топливом активной зоны ядерного реактора и одним или несколькими модифицирующими нейтроны материалами. Такое относительное перемещение используется для регулирования перемещения волны внутри активной зоны реактора ядерного деления. В одном варианте выполнения управляющая сборка избирательно перемещает один или несколько модифицирующих нейтроны материалов относительно топлива, которое остается неподвижным в течение по меньшей мере части энергетического цикла. В другом варианте выполнения управляющая сборка избирательно перемещает топливо относительно одного или нескольких модифицирующих нейтроны материалов, которые остаются неподвижными в течение по меньшей мере части энергетического цикла. В еще одном варианте выполнения управляющая сборка во время энергетического цикла избирательно перемещает как топливо, так и один или несколько модифицирующих нейтроны материалов. В качестве примера, управляющая сборка во время энергетического цикла может одновременно перемещать как топливо, так и один или несколько модифицирующих нейтроны материалов. В качестве другого примера, управляющая сборка во время энергетического цикла может последовательно перемещать топливо и один или несколько модифицирующих нейтроны материалов.
В соответствии с иллюстративным вариантом выполнения, показанным на фиг. 2-3 и 5, управляющая сборка содержит контроллер 200. Множество приводных механизмов 210 приводной сборки 40 для модифицирующего нейтроны материала соединено с первым модифицирующим нейтроны материалом 52. Кроме того или в качестве альтернативы, множество приводных механизмов 210 приводной сборки 40 для модифицирующего нейтроны материала может быть соединено со вторым модифицирующим нейтроны материалом 62. Приведение в действие множества приводных механизмов 210, в соответствии с одним вариантом выполнения, изменяет положение первого модифицирующего нейтроны материала 52. Приведение в действие множества приводных механизмов 210 также может изменять положение второго модифицирующего нейтроны материала 62.
В одном варианте выполнения контроллер 200 взаимодействует с множеством приводных механизмов 210 для изменения положения первого модифицирующего нейтроны материала 52 и второго модифицирующего нейтроны материала 62 в течение одного и того же энергетического цикла. В качестве примера, контроллер 200 может взаимодействовать с множеством приводных механизмов, чтобы одновременно изменять положение одной или нескольких сборок первых модифицирующих нейтроны материалов 52. Дополнительно или в качестве альтернативы, контроллер 200 может взаимодействовать с множеством приводных механизмов, чтобы одновременно (относительно друг друга или относительно первых модифицирующих нейтроны материалов 52) изменять положение одной или нескольких сборок вторых модифицирующих нейтроны материалов 62. В качестве другого примера, контроллер 200 может взаимодействовать с множеством приводных механизмов, чтобы последовательно изменять положение первого модифицирующего нейтроны материала 52 и/или второго модифицирующего нейтроны материала 62 относительно друг друга или других первых и/или вторых сборок модифицирующих нейтроны материалов. Такое одновременное или последовательное перемещение может включать как перемещение первых модифицирующих нейтроны материалов 52, так и вторых модифицирующих нейтроны материалов 62. В других вариантах выполнения одновременное или последовательное перемещение включает перемещение подмножества первых модифицирующих нейтроны материалов 52. В других вариантах выполнения одновременное или последовательное перемещение включает перемещение подмножества вторых модифицирующих нейтроны материалов 62.
В другом варианте выполнения контроллер 200 входит во взаимодействие с множеством приводных механизмов 210 для изменения положения первого модифицирующего нейтроны материала 52 во время первого энергетического цикла. Контроллер 200 может взаимодействовать с множеством приводных механизмов 210 с последующим удалением первого модифицирующего нейтроны материала 52 во время или после первого энергетического цикла. Контроллер 200 может взаимодействовать с множеством приводных механизмов 210, чтобы впоследствии изменять положение второго модифицирующего нейтроны материала 62 во время второго энергетического цикла. В других вариантах выполнения контроллер 200 выполнен с возможностью фиксировать положение по меньшей мере одного первого модифицирующего нейтроны материала 52 во время энергетического цикла. В других вариантах выполнения контроллер 200 выполнен с возможностью фиксировать положение по меньшей мере одного второго модифицирующего нейтроны материала 52 во время энергетического цикла. Контроллер 200 может взаимодействовать со множеством приводных механизмов 210, чтобы изменять положение по меньшей мере одного из первого модифицирующего нейтроны материала 52 и второго модифицирующего нейтроны материала 62 во время энергетического цикла.
еff
eff
В одном варианте выполнения как первые модифицирующие нейтроны материалы 52, так и вторые модифицирующие нейтроны материалы 62 в начале энергетического цикла первоначально расположены на верхнем конце 72 топливной области 16 или над ней. В качестве примера, активная зона 12 реактора ядерного деления в этом «полностью отведенном» состоянии может иметь заданный K=1,001. Заданный K может обеспечивать запас, облегчающий запуск, при одновременном снижении абсолютного значения реактивной способности, которая может быть введена в маловероятном случае случайной деблокировки.
В начале энергетического цикла контроллер 200 может взаимодействовать по меньшей мере с одним из множества приводных механизмов 210 для опускания вторых модифицирующих нейтроны материалов 62 в промежуточное положение на нижнем конце 74 топливной области 16 или под ней. Вторые модифицирующие нейтроны материалы 62 могут быть удалены из активной зоны 12 реактора ядерного деления или избирательно перемещены средством перемещения в промежуточное положение в том случае, если для запуска недостаточно реактивности. Традиционный подход управления сверху вниз может использоваться до тех пор, пока не появится достаточная избыточная реактивность для избирательного перемещения вторых модифицирующих нейтроны материалов 62.
Контроллер 200 может взаимодействовать, по меньшей мере, с одним из множества приводных механизмов 210, для избирательного перемещения первых модифицирующих нейтроны материалов 52. В одном варианте выполнения контроллер 200, таким образом, избирательно перемещает первые модифицирующие нейтроны материалы 52 для управления реактивностью в активной зоне реактора 12 ядерного деления. Посредством примера, в течение энергетического цикла контроллер 200 может избирательно перемещать первые материалы 52 для управления реактивностью, в соответствии с традиционными способами и стандартами. Контроллер 200 может взаимодействовать по меньшей мере с одним из множества приводных механизмов 210 для избирательного перемещения вторых модифицирующих нейтроны материалов 62 для смещения волны. В качестве примера, контроллер 200 может взаимодействовать по меньшей мере с одним из множества приводных механизмов 210 для избирательного перемещения второго модифицирующего нейтроны материала 62 из промежуточного положения. В одном варианте выполнения во время энергетического цикла контроллер 200 входит во взаимодействие по меньшей мере с одним из множества приводных механизмов 210 для избирательного перемещения второго материала 62 для уменьшения нежелательного перемещения волны в активной зоне 12 реактора (например, в соответствии с уникальными способами и стандартами, раскрытыми в настоящем документе и т.д.). В одном варианте выполнения перемещение вторых модифицирующих нейтроны материалов 62 происходит в течение относительно длительного периода времени (например, перемещение в течение недель, перемещение в течение месяцев и т.д.), а не в течение относительно короткого временного интервала (например, часов, дней и т.д.). В качестве примера, перемещение вторых материалов 62 может быть инкрементным и происходить со скоростью порядка сантиметров в неделю. В качестве другого примера, перемещение вторых материалов 62 может быть инкрементным и происходить со скоростью порядка сантиметров в месяц. Кроме того или в качестве альтернативы, перемещение вторых материалов 62 может быть инкрементным и медленным относительно быстрой активации модифицирующих нейтроны материалов, традиционно связанных с управляющими системами безопасности (например, со скоростью порядка метров в час, со скоростью порядка метров в день и т.д.).
Перемещение первых материалов 52 и вторых материалов 62 может быть симметричным (например, перемещение на 10 см вниз первых модифицирующих нейтроны материалов и перемещение на 10 см вверх вторых материалов 62 и т.п.) или асимметричным (например, перемещение вторых материалов 62, которое отличается (может быть как больше, так и меньше) от перемещения первого модифицирующего нейтроны материала 52 и т.п.). В одном варианте выполнения контроллер 200 симметрично перемещает первые модифицирующие нейтроны материалы 52 и вторые модифицирующие нейтроны материалы 62, имеющие равные реактивные способности. В другом варианте выполнения контроллер 200 асимметрично перемещает первые материалы 52 и вторые материалы 62, имеющие разные реактивные способности. В качестве примера, вторые материалы 62, имеющие большую абсолютную величину реактивной способности, могут быть перемещены меньше или на меньшую глубину экспозиции и все равно обеспечивать требуемое смещение волны или предотвращать смещение волны.
Контроллер 200 выполнен с возможностью взаимодействия по меньшей мере с одним приводным механизмом 210 для изменения распределения потока в топливной области 16 активной зоны 12 реактора ядерного деления (например, для коррекции перемещения волны и т.п.). Как отмечено выше со ссылкой на фиг. 1, приводная сборка 40 управляющего стержня может содержать один или несколько приводных механизмов, одним из которых является приводной механизм 210. Контроллер 200 может взаимодействовать по меньшей мере с одним из множества приводных механизмов 210 для координации перемещения первого модифицирующего нейтроны материала 52 и второго модифицирующего нейтроны материала 62. В одном варианте выполнения контроллер 200 входит во взаимодействие по меньшей мере с одним из множества приводных механизмов 210 таким образом, что первый материал 52 опускается в топливную область 16 (например, из местоположения выше топливной области 16 и т.д.), а второй материал 62 поднимается в топливную область 16 (например, из местоположения ниже топливной области 16 и т.д.). В других вариантах выполнения контроллер 200 входит во взаимодействие по меньшей мере с одним из множества приводных механизмов 210 таким образом, что первый материал 52 и второй материал 62 избирательно перемещаются относительно друг друга и перемещаются в по существу противоположных направлениях (например, перемещаются через топливную область 16 в по существу противоположных направлениях при нормальной работе активной зоны 12 реактора ядерного деления и т.д.). В других вариантах выполнения контроллер 200 входит во взаимодействие по меньшей мере с одним из множества приводных механизмов 210 таким образом, что первый материал 52 и второй материал 62 координируются друг с другом и «сжимают» топливную область 16 активной зоны 12 реактора.
На фиг. 5 множество приводных механизмов 210 соединены с контроллером 200 на входном / выходном интерфейсе 220. В соответствии с вариантом выполнения, показанным на фиг. 5, датчик 86 соединен с контроллером 200 на входном / выходном интерфейсе 230. Контроллер 200 может быть соединен с другими компонентами, чтобы по меньшей мере либо подавать командные сигналы для управления их работой, либо принимать от них сигналы данных.
На фиг. 5 управляющая сборка содержит три приводных механизма 210. В другом варианте выполнения один приводной механизм 210 соединен с первыми модифицирующими нейтроны материалами 52 и со вторыми модифицирующими нейтроны материалами 62, причем приведение в действие одного приводного механизма 210 изменяет положения первых модифицирующих нейтроны материалов 52 и вторых модифицирующих нейтроны материалов 62. В других вариантах выполнения управляющая сборка содержит большее или меньшее число приводных механизмов 210, которые было бы необходимым для перемещения первого материала 52 и/или второго материала 62 симметрично и/или асимметрично относительно друг друга или относительно других первых и/или вторых материалов 52 и/или 62.
Контроллер 200 может быть реализован как процессор общего назначения, специализированная интегральная схема (ASIC), один или несколько программируемых логических интегральных схем (FPGA), процессор цифрового сигнала (DSP), схемы, содержащие один или несколько процессорных компонентов, схемы для поддержки микропроцессора, группы процессорных компонентов или других подходящих электронных процессорных компонентов. В соответствии с вариантом выполнения, показанным на фиг. 5, контроллер 200 содержит процессорный блок 202 и память 204. Процессорный блок может содержать ASIC, один или несколько FPGA, DSP, схемы, содержащие один или несколько процессорных компонентов, схему для поддержки микропроцессора, группу процессорных компонентов или других подходящих электронных процессорных компонентов.
В некоторых вариантах выполнения процессорный блок 202 выполнен с возможностью выполнения компьютерного кода, сохраненного в памяти 204, для облегчения описанных в настоящем документе действий. Память 204 может представлять собой любой энергозависимый или энергонезависимый машиночитаемый носитель данных, способный хранить данные, или компьютерный код, относящиеся к описанным в настоящем документе видам деятельности. В одном варианте выполнения память 204 содержит модули с компьютерным кодом (например, исполняемый код, объектный код, исходный код, код сценария, машинный код и т.д.), выполненный с возможностью выполнения посредством процессорного блока 202. В некоторых вариантах выполнения контроллер 200 представляет собой набор процессорных устройств (например, серверов, центров обработки данных и т.д.). В таких случаях процессорный блок 202 представляет собой коллективные процессоры устройств, а память 204 представляет собой коллективные запоминающие устройства этих устройств.
В соответствии с одним вариантом выполнения, контроллер 200 выполнен с возможностью приведения в действие по меньшей мере одного из множества приводных механизмов 210 на основе заданного распределения потока, связанного с топливной областью 16. В одном варианте выполнения заданное распределение потока центрируется в осевой средней точке топливной области 16. Заданное распределение потока может включать требуемое распределение потока для топливной области 16. В качестве примера, заданное распределение потока может иметь требуемое распределение потока по меньшей мере с одним из осевых, радиальных и азимутальных колебаний. В качестве другого примера, заданное распределение потока может иметь множество значений потока, связанных с множеством осевых положений вдоль топливной области 16. Требуемое распределение потока в течение определенного временного интервала может иметь требуемую форму (например, лепестки диаграммы направленности мощности, волнообразный профиль и т.д.). В других вариантах выполнения требуемое распределение потока в течение определенного временного интервала включает один или несколько требуемых градиентов углового потока (например, для обеспечения перемещения спиральной волны и т.д.). В соответствии с другим вариантом выполнения, контроллер 200 выполнен с возможностью приведения в действие по меньшей мере одного из множества приводных механизмов 210 на основе заданного производства мощности. Заданное производство мощности может быть связано с заданным распределением потока в соответствии с моделированной или измеренной величиной потока в топливной области 16.
В другом варианте выполнения заданное распределение потока включает требуемое распределение мощности для топливной области 16. В качестве примера, заданное распределение потока может включать требуемое распределение потока по меньшей мере с одним из осевых, радиальных и азимутальных колебаний. В еще одном варианте выполнения заданное распределение потока включает требуемое распределение температуры для топливной области 16. В еще одном варианте выполнения заданное распределение потока включает максимальное место выгорания, расположенное вдоль средней плоскости топливной области 16. В другом варианте выполнения заданное распределение потока включает комбинацию величин потока, которая облегчает достижение заданного выгорания за цикл в каждом местоположении (например, в положении в осевом и радиальном направлении и т.д.) в активной зоне 12 реактора ядерного деления.
Заданное распределение потока может оставаться фиксированным во время энергетического цикла, связанного с активной зоной реактора 12 ядерного деления. В других вариантах выполнения заданное распределение потока изменяется во время энергетического цикла. В качестве примера, заданное распределение потока может изменяться как функция времени. В качестве другого примера, заданное распределение потока может изменяться в зависимости от характеристик топлива. В качестве еще одного примера, заданное распределение потока может изменяться в зависимости от одного или нескольких условий в топливной области 16. Заданное распределение потока может храниться в памяти 204 контроллера 200.
Контроллер 200 может быть выполнен с возможностью оценки отклонения между распределением потока (например, текущим распределением потока в топливной области 16 и т.д.) и заданным распределением потока. В одном варианте выполнения датчик 86 выполнен с возможностью сканирования мощности и передачи контроллеру 200 данных, относящихся к распределению потока в топливной области 16. Датчик 86 может содержать датчик нейтронного потока для непосредственного определения нейтронного потока в топливной области 16. В другом варианте выполнения датчик 86 измеряет нейтронный поток внутри топливной области опосредованно, например, путем определения температуры в топливной области или вблизи нее. Непосредственные или опосредованные определения нейтронного потока могут быть отобраны в течение определенного периода времени для указания среднего или полного нейтронного потока за период. Контроллер 200 может генерировать предсказание нейтронного потока в топливной области 16 со временем, которое может быть дополнено измеренными данными от датчика 86 и/или смоделированными данными. Модель реактора может выводить смоделированные данные на основе известных величин, связанных с топливной областью 16, включая, без ограничения, начальные условия топлива и управления, прошедшее время горения, время и количество заправки, предварительные конфигурации управляющей сборки и другие факторы, от которых зависит нейтронный поток. Распределение потока в топливной области 16 может быть определено контроллером 200 на основе предсказания. Контроллер 200 может быть выполнен с возможностью приведения в действие по меньшей мере одного из множества приводных механизмов 210 (например, для изменения положения второго материала 62, для изменения положения первого материала 52, для изменения положения как первого, так и Второго модифицирующих нейтроны материалов 52 и 62 и т.п.) в ответ на отклонение между распределением потока и заданным распределением потока, превышающим пороговый диапазон (например, отклонение более 0%, отклонение вне диапазона зоны нечувствительности, отклонение за порог и т.п.). В других вариантах выполнения контроллер 200 выполнен с возможностью приведения в действие по меньшей мере одного из множества приводных механизмов 210 (например, для изменения положения второго модифицирующего нейтроны материала 62 и т.д.) в зависимости от отклонения.
Фиг. 6 представляет собой график 600, иллюстрирующий «выгорание» стержневой топливной сборки, вставленной в топливную область активной зоны ядерного реактора в соответствии с описанными в настоящем документе реализациями. «Выгорание» в точке на топливном стержне относится к количеству нейтронного потока, который направлен в эту точку на топливном стержне во время его рабочего цикла в топливной области. Как правило, части топливного стержня могут быть ограничены в смысле того, сколько нейтронного потока может выдержать указанная часть, прежде чем будут превышены параметры деформации материала, связанные с топливным стержнем. После того, как параметры деформации материала для указанной части топливного стержня были достигнуты или превышены, может потребоваться извлечь стержень из топливной области, чтобы предотвратить механическую поломку топливного стержня. Если нейтронный поток в топливной области более сконцентрирован на одной части расположенного в ней топливного стержня, чем на других частях стержня, то возможно, что часть топливного стержня, подвергнутая воздействию сконцентрированного потока, будет «выгорать» больше, чем другие части топливного стержня. Поэтому может потребоваться извлечь стержень из-за высокого выгорания до того, как остальные части стержня приблизятся к своим пределам выгорания, расходуя, тем самым, топливо. В соответствии с вариантами выполнения, описанными в настоящем документе, первые подвижные управляющие сборки и вторые подвижные управляющие сборки могут взаимодействовать для формирования нейтронного потока в топливной области для выравнивания интегрированного во времени потока вдоль осевой длины топливных стержней. Выравнивание нейтронного потока вдоль осевой длины топливного стержня более равномерно распределяет эффекты выгорания и позволяет потреблять больше доступного топлива в стержне, прежде чем возникнет необходимость извлечь стержень из-за риска поломки из-за выгорания. Это увеличивает срок службы топлива внутри активной зоны, требует меньшего времени простоя для перемещения топлива в активную зону и из нее, а также снижает расход топлива. В одном варианте выполнения нейтронный поток может быть временно смещен в сторону проксимального конца топливного стержня в течение некоторого периода времени, а затем смещен в сторону дистального конца топливного стержня в течение соответствующего периода времени, чтобы позволить кончикам топливного стержня выгорать больше и использовать больше доступного топлива, не превышая ограничений на выгорание топливного стержня.
График 600 иллюстрирует выгорание топлива, например, процент расщепления на исходный атом металла и т.д. в зависимости от местоположения (например, номера топливного блока, высота, измеренной в метрах относительно нижней границы топливной области и т.д.). График 600 иллюстрирует контрольное распределение 602 выгорания на топливных стержнях в топливной области без первой и второй подвижных управляющих сборок, как описано в настоящем документе. График 600 также отображает второе распределение 604 выгорания, иллюстрирующее изменение по отношению к контрольному распределению 602 выгорания, указывая на более равномерное распределение выгорания, особенно вблизи проксимального и дистального концов топливного стержня, которое получают благодаря первой и второй подвижным управляющим сборкам, описанным в настоящем документе. В некоторых вариантах выполнения общая величина выгорания, в соответствии с контрольным распределением 602 выгорания, равна общей величине выгорания 604, относящейся к первой и второй подвижным управляющим сборкам, раскрытым в настоящем документе, что отражает неизменную величину полного нейтронного потока. В другой реализации общая величина выгорания в распределении 604 больше, чем при контрольном распределении 602 выгорания, поскольку более равномерное распределение 604 позволяет повысить эффективность использования топлива, избегая ограничений на сгорание топливного стержня, сжигая, тем самым, большее количество топлива в стержне перед его извлечением.
В соответствии с одним вариантом выполнения, контроллер 200 выполнен с возможностью приведения в действие по меньшей мере одного из приводных механизмов 210 для избирательного перемещения одного или нескольких из первых модифицирующих нейтроны материалов 52. Дополнительно или в качестве альтернативы, контроллер 200 может быть выполнен с возможностью приведения в действие по меньшей мере одного из приводных механизмов 210 для избирательного перемещения одного или нескольких из вторых модифицирующих нейтроны материалов 62, симметрично или асимметрично относительно друг друга и/или относительно одного или нескольких из первых модифицирующих нейтроны материалов 52. Например, первые модифицирующие нейтроны материалы 52 могут быть перемещены в виде первого набора вниз в топливную область 16 для управления реактивностью. Дополнительно или в качестве альтернативы, вторые модифицирующие нейтроны материалы 62 могут быть перемещены в виде второго набора вверх в топливную область 16, чтобы уменьшить степень нежелательного перемещения волны. В соответствии с другим вариантом выполнения, контроллер 200 выполнен с возможностью приведения в действие, по меньшей мере, одного из приводных механизмов 210 для перемещения подмножества первых материалов для модификации нейтронов 52 отдельно от оставшихся первых материалов для модификации нейтронов 52. В соответствии с еще одному варианту выполнения контроллер 200 выполнен с возможностью приведения в действие по меньшей мере одного из приводных механизмов 210 для перемещения части набора первых модифицирующих нейтроны материалов 52, отдельно от оставшихся первых модифицирующих нейтроны материалов 52. В соответствии с еще одному варианту выполнения контроллер 200 выполнен с возможностью приведения в действие по меньшей мере одного из приводных механизмов 210 для перемещения части набора вторых модифицирующих нейтроны материалов 62, отдельно от оставшихся вторых модифицирующих нейтроны материалов 62. Таким образом, контроллер 200 может быть выполнен с возможностью управления распределением потока в топливной области 16 на основе заданного распределения потока, имеющего по меньшей мере одно из осевых, радиальных и азимутальных изменений. В одном варианте выполнения контроллер 200 непрерывно управляет распределением потока в топливной области 16. В качестве примера, контроллер 200 может постепенно активировать второй модифицирующий нейтроны материал 62 равномерно или неравномерно во времени (например, непрерывно, итеративно в течение одного или нескольких заданных временных интервалов, итеративно с временными интервалами, которые изменяются в зависимости от распределения потока, или другого состояния, связанного с топливной областью 16 и т.д.). Кроме того или в качестве альтернативы, контроллер 200 может постепенно активировать второй модифицирующий нейтроны материал 62 равномерно или неравномерно в пространстве (например, непрерывно, итеративно с одним или несколькими заданными перемещениями, итеративно с перемещениями, которые изменяются в зависимости от распределения потока, или другого условия, связанного с топливной областью 16 и т.д.). Кроме того или в качестве альтернативы, контроллер 200 может постепенно активировать первый модифицирующий нейтроны материал 52 либо симметрично, либо асимметрично, во времени или пространстве относительно активации второго модифицирующего нейтроны материала 62.
Таким образом, перемещение волны в топливной области 16 регулируется управляющей сборкой. В одном варианте выполнения управляющая сборка регулирует перемещение волны для обеспечения заданного распределения потока. В качестве примера, заданное распределение потока может включать требуемое распределение потока. Требуемое распределение потока может иметь требуемый поток в одном или нескольких местоположениях в течение различных периодов времени.
В другом варианте выполнения управляющая сборка регулирует перемещение волны таким образом, что поток в активной зоне ядерного реактора приводит к требуемому выгоранию. Перемещение волны может смещаться в нескольких направлениях (например, более одного направления, вверх и вниз, из стороны в сторону и т.д.). Благодаря смещению перемещения волны в нескольких направлениях, поток может со временем смещаться.
Смещение потока с течением времени может облегчить распределение пикового выгорания с помощью управляющей сборки. В одном варианте выполнения управляющая сборка смещает поток во времени для распределения пикового выгорания по области топлива (например, по объему топлива, по длине топлива и т.п.). В качестве примера, контроллер 200 может быть выполнен с возможностью качания потока над топливными сборками и направления выгорания путем приведения в действие по меньшей мере одного из множества приводных механизмов 210 для избирательного перемещения первых модифицирующих нейтроны материалов 52 и вторых модифицирующих нейтроны материалов 62.
В еще одном варианте выполнения управляющая сборка регулирует перемещение волны для обеспечения одной или нескольких требуемых температур в активной зоне реактора ядерного деления. Требуемые температуры могут изменяться в зависимости от положения в активной зоне реактора ядерного деления. Требуемые температуры могут изменяться со временем и, тем самым, изменяться в течение одного или нескольких энергетических циклов. В других вариантах выполнения управляющая сборка регулирует перемещение волны, чтобы обеспечить комбинацию по меньшей мере двух из: требуемого распределений потока, требуемого выгорания и одной или нескольких требуемых температур в активной зоне 12 реактора ядерного деления.
В других вариантах выполнения заданное распределение потока относится к распределению потока, которое сдвигает волну вдоль одного или нескольких направлений. В качестве примера, перемещение волны может регулироваться для обеспечения ее смещения вдоль осевого направления 70 активной зоны реактора ядерного деления. В качестве другого примера, перемещение волны может регулироваться для обеспечения ее смещения вдоль радиального направления 76. В соответствии с еще одним примером, перемещение волны может регулироваться для обеспечения ее смещения вдоль азимутального направления 78. В еще одном варианте выполнения профиль мощности и профиль воспроизводства в активной зоне реактора ядерного деления избирательно сбалансированы в осевом и радиальном направлениях.
В одном варианте выполнения контроллер 200 выполнен с возможностью приведения в действие по меньшей мере одного из множества приводных механизмов 210, чтобы сначала избирательно переместить те первые модифицирующие нейтроны материалы 52 и/или те вторые модифицирующие нейтроны материалы 62, которые расположены в центральной области топливной области 16. Такое приведение в действие может, таким образом, вытолкнуть распределение потока или профиль мощности наружу в по существу кольцевую форму. В другом варианте выполнения контроллер 200 выполнен с возможностью приведения в действие по меньшей мере одного из множества приводных механизмов 210, чтобы сначала избирательно переместить те первые модифицирующие нейтроны материалы 52 и те вторые модифицирующие нейтроны материалы 62, которые расположены по направлению к периферии топливной области 16. Такое приведение в действие может, таким образом, вытолкнуть распределение потока или профиль мощности внутрь и обеспечить распределение мощности с лепестком диаграммы направленности в радиальном направлении. В одном варианте выполнения выталкивание распределения потока и профиля мощности вовнутрь увеличивает выгорание.
В других вариантах выполнения контроллер 200 выполнен с возможностью приведения в действие по меньшей мере одного из множества приводных механизмов 210 для избирательного перемещения тех первых модифицирующих нейтроны материалов 52 и вторых материалов для модификации нейтронов 62, которые расположены медиально (например, вдоль средней части топливной области 16, между центральным набором модифицирующих нейтроны материалов и набором периферических модифицирующих нейтроны материалов и т.п.). Таким образом, такое приведение в действие может обеспечить внешнее распределение мощности с тремя лепестками диаграммы направленности, имеющей основной азимутальный лепесток.
В одном варианте выполнения распределение потока поддерживается по существу кольцевым во всем энергетическом цикле. Такое по существу кольцевое распределение потока может поддерживаться с координированным управлением первым модифицирующим нейтроны материалом 52 и вторым модифицирующим нейтроны материалом 62 с помощью контроллера 200. В качестве примера, контроллер 200 может управлять первым модифицирующим нейтроны материалом 52 для перемещения от верхнего конца 72 топливной области 16. Контроллер 200 может также управлять вторым модифицирующим нейтроны материалом 62 для перемещения от нижнего конца 74 топливной области 16.
Перемещения первых модифицирующих нейтроны материалов 52 и вторых модифицирующих нейтроны материалов 62 могут быть симметричными на 1/3 активной зоны (например, перемещение на 30 сантиметров вниз первых модифицирующих нейтроны материалов 52 может сопровождаться перемещением на 10 сантиметров вверх вторых модифицирующих нейтроны материалов 62, перемещение на 10 сантиметров вниз первых модифицирующих нейтроны материалов 52, может сопровождаться перемещением на 30 сантиметров вверх вторых модифицирующих нейтроны материалов 62 и т.д.). Такое перемещение может быть особенно важным с учетом относительно большой длины экранирования нейтронов, создаваемой первыми модифицирующими нейтроны материалами 52 и вторыми модифицирующими нейтроны материалами 62. В одном варианте выполнения управляющая сборка может соединять перемещения (например, связывать перемещения, координировать перемещения, чередовать перемещения и т.п.с течением времени и/или в определенном месте и т.п.) первых модифицирующих нейтроны материалов 52 и вторых модифицирующих нейтроны материалов 62 для стабилизации выработки мощности одной топливной сборкой в течение энергетического цикла (например так, что производство мощности в одной топливной сборке остается почти постоянным в течение энергетического цикла и т.д.).
В некоторых вариантах выполнения управляющая сборка активной зоны 12 реактора ядерного деления содержит третью сборку управления реактивностью, содержащую третий модифицирующий нейтроны материал, связанный по меньшей мере с одним из множества приводных механизмов 210. Контроллер 200 может избирательно приводить в действие по меньшей мере один из множества приводных механизмов 210 для перемещения третьего модифицирующего нейтроны материала в направлении перемещения, связанном с первыми модифицирующими нейтроны материалами 52 (например, вниз в топливную область 16 из исходного положения на верхнем конце 72 топливной области 16 или выше нее и т.п.). Третий модифицирующий нейтроны материалы, может быть тем же самым (например, по длине, по ширине, по форме, по составу и т.д.), что и первые модифицирующие нейтроны материалы 52 и/или вторые модифицирующие нейтроны материалы 62, или отличаться от них. Контроллер 200 может избирательно приводить в действие по меньшей мере один из множества приводных механизмов 210 для перемещения третьего модифицирующего нейтроны материала, на основе заданного распределения потока для топливной области 16. Управляющая сборка, имеющая третий модифицирующий нейтроны материал, может дифференциально управлять распределением потока в топливной области 16. Посредством примера, контроллер 200 может избирательно приводить в действие по меньшей мере один из множества приводных механизмов 210, чтобы избирательно перемещать третий модифицирующий нейтроны материал в топливную область 16 вдоль осевого направления 70, а не извлекать по меньшей мере один из первых модифицирующих нейтроны материалов 52. В соответствии с еще одним вариантом выполнения, неподвижные модифицирующие нейтроны материалы располагают для смещения потока к верхнему концу 72 топливной области 16. В соответствии с различными вариантами выполнения, неподвижные модифицирующие нейтроны материалы могут быть расположены в контрольных местах или в качестве сгораемого поглотителя нейтронов в нижнем конце 74 топливной области 16.
В одном варианте выполнения изобретения первые модифицирующие нейтроны материалы 52 идентичны. В одном варианте выполнения вторые модифицирующие нейтроны материалы 62 идентичны. Первые модифицирующие нейтроны материалы 52 могут быть идентичны вторым модифицирующим нейтроны материалам 62. В других вариантах выполнения по меньшей мере один из первых модифицирующих нейтроны материалов 52 отличается от по меньшей мере одного из других первых модифицирующих нейтронов материалов 52 и вторых модифицирующих нейтроны материалов 62 В качестве примера, по меньшей мере один из первых модифицирующих нейтроны материалов 52 может иметь другую длину, ширину, форму, состав и/или другую характеристику, чем другие первые модифицирующие нейтроны материалы или вторые модифицирующие нейтроны материалы 62. Направление приведения в действие и результаты, достигнутые благодаря приведению в действие, могут отличать первые материалы 52 от вторых материалов 62 даже в вариантах выполнения, в которых первые материалы 52 аналогичны вторым материалам 62.
В одном варианте выполнения как первый материал 52, так и второй материал 62 содержит твердые материалы. В качестве примера, их материалы могут оставаться в твердом состоянии во время работы активной зоны реактора ядерного деления. В одном варианте выполнения по меньшей мере один из первых материалов 52 содержит обогащенный бор. В другом варианте выполнения по меньшей мере один из вторых материалов 62 содержит обогащенный бор.
В соответствии с другим вариантом выполнения, по меньшей мере один из первого материала 52 и второго материала 62 содержит жидкость. В качестве примера, жидкость может содержать жидкий поглотитель нейтронов. В качестве другого примера, жидкость может содержать жидкую воду или другой материал, который замедляет скорость нейтронов.
В вариантах выполнения, в которых по меньшей мере один из первого материала 52 и второго материала 62 содержит жидкость, приводные механизмы 210 могут содержать насос, выполненный с возможностью изменения их местоположения. В других вариантах выполнения жидкость может быть избирательно перемещена с использованием капиллярного действия. В других вариантах выполнения жидкость сообщается с упругим элементом, расположенным для избирательного перемещения жидкости. В качестве примера, жидкость может быть расположена внутри прохода. Газовая пружина или другой упругий элемент могут сообщаться с жидкостью. Давление газовой пружины может изменяться для избирательного перемещения жидкости. В одном варианте выполнения канал проходит от верхнего конца 72 через топливную область 16 и в нижний конец 74. В других вариантах выполнения канал проходит по меньшей мере одним образом из: радиально через топливную область 16, по периметру вокруг по меньшей мере части топливной области 16 и в осевом направлении вдоль длины топливной области 16. Канал может иметь различные формы для направления жидкого модифицирующего нейтроны материала через и в различные части топливной области 16. Такой канал может способствовать требуемому управлению перемещением волны посредством контроллера 200.
Контроллер 200 может приводить в действие приводной механизм 210 и избирательно изменять давление жидкости в газовой пружине или иным образом приводить в действие упругий элемент. Такое приведение в действие может изменять положение жидкости. Такой приводной механизм 210 может работать подобно барометру. В других вариантах выполнения управляющая сборка имеет другое физическое расположение компонентов для избирательного перемещения жидкого модифицирующего нейтроны материала в соответствии с профилями и стратегиями, раскрытыми в настоящем документе.
В соответствии с вариантом выполнения, показанном на фиг. 3, первый материал 52 имеет первую длину, а второй материал 62 имеет вторую длину. В одном варианте выполнения длина первого материала 52 отличается от длины второго материала 62. В качестве примера, первая длина может быть больше второй длины, так что второй материал 62 короче первого материала 52. Другие измерения и свойства первого и второго материалов 52 и 62 могут быть одинаковыми, различными или уравновешенными по мере необходимости, включая ширину, состав и т.д.
Как показано на фиг. 7, график 400 иллюстративной реактивной способности показывает различные профили, связывающие реакционную способность (например, в процентах и т.п.) и местоположение (например, измеренное в метрах и т.д.). График 400 иллюстративной реактивной способности содержит первый профиль 410 реактивной способности и второй профиль 420 реактивной способности. В одном варианте выполнения первый профиль 410 реактивной способности является иллюстрацией профиля реактивной способности, связанного с первым материалом 52. Второй профиль 420 реактивной способности может быть иллюстрацией профиля реактивной способности, связанного со вторым материалом 62. В качестве примера первый модифицирующий нейтроны материал 52 может иметь длину, которая больше, а в некоторых случаях почти в полтора-два раза больше, чем длина второго модифицирующего нейтроны материала 62. Например, первый материал 52 может иметь длину 1,7 м, а второй материал 62 может иметь длину 1,0 м. Первый материал 52 и второй материал 62 с такими длинами (например, имея похожие составы и другие измерения размеров и т.д.) могут иметь, соответственно, первый профиль 410 реактивной способности и второй профиль 420 реактивной способности. Более длинным модифицирующим нейтроны материалом можно легче управлять, чтобы взаимодействовать или поддерживаться согласованным с волной, связанной с воспроизводством и горением в активной зоне 12 ядерного реактора. Более короткий модифицирующий нейтроны материал может перемещаться в волну и из нее. В одном варианте выполнения длина модифицирующего нейтроны материала выбирается так чтобы обеспечить требуемую реактивную способность в один или несколько выбранных моментов времени.
Как показано на фиг. 7, первые модифицирующие нейтроны материалы 52, имеющие большую длину, имеют абсолютную величину реактивной способности, которая увеличивается, когда они избирательно перемещаются в топливную область 16. Первые материалы 52 имеют реактивную способность, которая остается приблизительно постоянной при значении 412, как только они достигают положения SCRAM. Уменьшение абсолютной величины реактивной способности означает, что способность модифицирующего нейтроны материала подавлять или управлять реактивностью уменьшается. Вторые материалы 62, имеющие относительно более короткую длину, имеют реактивную способность, абсолютная величина которой возрастает при начальной активации. Абсолютная величина реактивной способности вторых модифицирующих нейтроны материалов затем уменьшается после достижения максимального значения 422 (т.е. максимальной абсолютной величины реактивной способности и т.д.). Второй профиль 420 реактивной способности имеет по существу «U-образную» форму, когда вторые модифицирующие нейтроны материалы 62 проходят из области с высокой реактивной способностью и затем покидают активную зону. Таким образом, более короткие вторые материалы 62 могут иметь ту же реактивную способность, что и более длинные первые материалы 52. Первые материалы 52 и вторые материалы 62, имеющие скомпенсированные реактивные способности, могут облегчать координацию управления контроллером 200. В качестве примера, первые материалы 52 и вторые материалы 62, имеющие скомпенсированные реактивные способности, могут по существу облегчать сбалансированное управление снизу и сверху активной зоны 12 реактора ядерного деления. В одном варианте выполнения второй модифицирующий нейтроны материал 62 имеет реактивную способность, которая скомпенсирована с реактивной способностью первого модифицирующего нейтроны материала 52. Такая компенсация может облегчать координацию управления контроллером 200. В качестве примера, контроллер 200 может избирательно координировать управление по существу противоположными концами топливной области 16. Первые материалы 52 и вторые материалы 62, имеющие скомпенсированные реактивные способности, могут содержать такие модифицирующие нейтроны материалы, которые структурно скомпенсированы (например, одинаковое распределение управляющего материала и т.д.), такие, которые имеют скомпенсированные реактивные способности, выраженные через их положения в топливной области 16, или их комбинацию. В одном варианте выполнения максимальная абсолютная величина реактивной способности каждого второго материала 62 является достаточно низкой (например, ниже приблизительно 20 процентов и т.д.). Достаточно низкая максимальная абсолютная величина реактивной способности каждого второго материала 62 может выдерживать незащищенную перегрузку в маловероятном случае случайной разблокировки без кипения рабочей текучей среды (например, натрия и т.д.).
На фиг. 8А-9G представлен ряд блок-схем, иллюстрирующих реализации. Для простоты понимания блок-схемы организованы таким образом, что исходные блок-схемы показывают реализации с помощью иллюстративной реализации, а затем последующие блок-схемы показывают другие реализации и/или развитие исходной блок-схемы (блок-схем) либо в виде подчиненных операций, либо в виде дополнительных операций, построенных на одной или нескольких представленных ранее блок-схем. Специалистам будет понятно, что стиль представления, используемый в настоящем документе (например, начиная с представления блок-схемы (блок-схем), представляющей пример иллюстративную реализацию, а после этого представляя дополнения и/или дальнейшие подробности в последующих блок-схемах) обычно дает быстрое и легкое понимание различных реализаций процесса. Кроме того, специалисты в данной области техники также поймут, что стиль представления, используемый в настоящем документе, также хорошо подходит для парадигм проектирования модульных и/или объектно-ориентированных программ.
На фиг. 8А-8Н представлены иллюстративные блок-схемы последовательности операций для способа управления ядерным реактором, показанного как способ 700, выполненный в соответствии с одним вариантом выполнения. Несмотря на то, что способ представлен как последовательность этапов для иллюстративных целей, эта последовательность не ограничивает объем заявленных способов, и специалисты в данной области техники будут знать о модификациях и вариантах, которые могут быть внесены в указанную последовательность.
Как показано на фиг. 3А, способ 700 начинают на этапе 702. На этапе 704 ядерное топливо расщепляют в топливной области активной зоны реактора. На этапе 706 первый модифицирующий нейтроны материал размещают в первом конце топливной области, используя по меньшей мере один приводной механизм. На этапе 708 распределение потока в активной зоне реактора смещают в направлении первого конца топливной области, приводя к подаче второго модифицирующего нейтроны материала в практически противоположный второй конец топливной области. В одном варианте выполнения способ 700 завершают на этапе 710. В других вариантах выполнения способ 700 продолжают. Дополнительные этапы способа изложены ниже в качестве неограничивающего примера.
Как показано на фиг. 8В, создают прогнозирование топливной области, которое может быть выполнено на этапе 712 с использованием контроллера. Топливную область контролируют на этапе 714 с использованием датчика. Прогнозирование топливной области дополняют измеренными датчиком данными, что может быть выполнено на этапе 716 с использованием контроллера. Кроме того или в качестве альтернативы, прогнозирование топливной области может быть дополнено смоделированными данными. Распределение потока в топливной области определяют на основе прогнозирования, что может быть выполнено на этапе 718 с использованием контроллера. В соответствии с фиг. 8С, оценивают отклонение между распределением потока и заданным профилем распределения, что может быть выполнено на этапе 720 с использованием контроллера В соответствии с фиг. 8D, по меньшей мере один приводной механизм приводятся в действие в ответ на отклонение, превышающее пороговый диапазон, чтобы на этапе 722 разместить второй модифицирующий нейтроны материал. В соответствии с фиг. 8Е, в некоторых вариантах выполнения смещение распределения потока в активной зоне реактора в направлении первого конца топливной области на этапе 708 включает избирательное приведение в действие по меньшей мере одного приводного механизма на этапе 724 для активации второго модифицирующего нейтроны материала, в зависимости от отклонения. В соответствии с фиг. 8F, активацию первого модифицирующего нейтроны материала и второго модифицирующего нейтроны материала координируют относительно друг друга на этапе 726 с помощью контроллера. В соответствии с фиг. 8G, первый модифицирующий нейтроны материалы, поддерживают на этапе 728 в фиксированном положении во время энергетического цикла. В соответствии с фиг. 8Н, в некоторых вариантах выполнения смещение распределения потока в активной зоне реактора в направлении первого конца топливной области на этапе 708 включает размещение второго модифицирующего нейтроны материала в противоположном втором конце топливной области, который на этапе 730 может представлять собой по существу противоположный второй конец топливной области во время энергетического цикла.
На фиг. 9А-9G представлены иллюстративные блок-схемы для способа изготовления управляющей сборки для ядерного реактора, показанного как способ 800, выполненный в соответствии с одним вариантом выполнения. Несмотря на то, что способ представлен как последовательность этапов для иллюстративных целей, эта последовательность не ограничивает объем заявленных способов, и специалисты в данной области техники будут знать о модификациях и вариантах, которые могут быть внесены в указанную последовательность.
В соответствии с фиг. 9А, способ 800 запускают на этапе 802. На этапе 804 размещают первую сборку управления реактивностью, имеющую первый модифицирующий нейтроны материал. На этапе 806 размещают вторую сборку управления реактивностью, имеющую второй модифицирующий нейтроны материал. На этапе 808 по меньшей мере один приводной механизм соединяют со вторым модифицирующим нейтроны материалом; в некоторых случаях указанный по меньшей мере один приводной механизм соединяют с первым модифицирующим нейтроны материалом, в дополнение или в качестве альтернативы второму модифицирующему нейтроны материалу. В некоторых вариантах выполнения указанный по меньшей мере один приводной механизм выполняют с возможностью избирательного перемещения второго модифицирующего нейтроны материала в топливную область таким образом, что распределение потока в топливной области смещается от второго модифицирующего нейтроны материала. В некоторых вариантах выполнения указанный по меньшей мере один приводной механизм выполняют с возможностью избирательного перемещения первого модифицирующего нейтроны материала в другом направлении, чем направление перемещения второго модифицирующего нейтроны материала. В одном варианте выполнения способ 800 завершают на этапе 810. В других вариантах выполнения способ 800 продолжают. Дополнительные этапы способа изложены ниже в качестве неограничивающего примера.
В соответствии с фиг. 9В, в некоторых вариантах выполнения соединение по меньшей мере одного приводного механизма с первым модифицирующим нейтроны материалом и вторым модифицирующим нейтроны материалом на этапе 808 может включать соединение на этапе 812 исполнительного механизма указанного по меньшей мере одного приводного механизма с первым модифицирующим нейтроны материалом и вторым модифицирующим нейтроны материалом. В соответствии с фиг. 9С, в некоторых вариантах выполнения соединение по меньшей мере одного приводного механизма с первым модифицирующим нейтроны материалом и вторым модифицирующим нейтроны материалом на этапе 808 может включать соединение на этапе 814 первого исполнительного механизма указанного по меньшей мере одного приводного механизма с первым модифицирующим нейтроны материалом, и соединение второго исполнительного механизма указанного по меньшей мере одного приводного механизма со вторым модифицирующим нейтроны материалом. В соответствии с фиг. 9D, первый модифицирующий нейтроны материал и второй модифицирующий нейтроны материал помещают на этапе 816 в общую емкость. В соответствии с фиг. 9Е, на этапе 818 первый модифицирующий нейтроны материал и второй модифицирующий нейтрон материал аксиально совмещают в ядерном реакторе (например, вдоль его осевого направления, вдоль его радиального направления и т.д.). В соответствии с фиг. 9F, первый модифицирующий нейтроны материал отделяют на этапе 820 от второго модифицирующего нейтроны материала вдоль радиального направления ядерного реактора. В соответствии с фиг. 9G, дополнительно или в качестве альтернативы, первый модифицирующий нейтроны материал может быть отделен на этапе 822 от второго модифицирующего нейтроны материала вдоль азимутального направления ядерного реактора.
Фиг. 13 изображает блок-схему способа реализаций, раскрытых в настоящем документе. Способ, показанный на фиг. 13, начинают на этапе 1302. На этапе 1304 поддерживают реакцию ядерного деления в топливной области активной зоны ядерного реактора, причем активная зона ядерного реактора имеет первые подвижные управляющие сборки, выполненные с возможностью вставления в первую сторону топливной области активной зоны ядерного реактора, и вторые управляющие сборки, выполненные с возможностью вставления во вторую противоположную сторону топливной области активной зоны ядерного реактора. На этапе 1306 перемещают по меньшей мере одну сборку из первых и вторых управляющих сборок в первую конфигурацию вставления первых и вторых управляющих сборок в топливной области активной зоны ядерного реактора. На этапе 1308 перемещают по меньшей мере одну сборку из первых и вторых управляющих сборок во вторую конфигурацию вставления первых и вторых управляющих сборок в топливной области активной зоны ядерного реактора, причем первая и вторая конфигурации вставления поддерживают реакцию ядерного деления. Способ 1300 завершают на этапе 1310.
В соответствии с одним вариантом выполнения, управляющая сборка для ядерного реактора содержит первую сборку управления реактивностью, имеющую первый модифицирующий нейтроны материал, вторую сборку управления реактивностью, имеющую второй модифицирующий нейтроны материал, и по меньшей мере один приводной механизм, соединенный с первым модифицирующим нейтроны материалом или со вторым модифицирующим нейтроны материалом, или с их комбинацией. Первый модифицирующий нейтроны материал и второй модифицирующий нейтроны материал выполнены с возможностью избирательного перемещения относительно топливной области ядерного реактора. Указанный по меньшей мере один приводной механизм выполнен с возможностью размещения первого модифицирующего нейтроны материала и второго модифицирующего нейтроны материала в разных направлениях через топливную область, смещая, тем самым, распределение потока в топливной области от второго модифицирующего нейтроны материала.
В одном варианте выполнения первый модифицирующий нейтроны материал аксиально совмещен со вторым модифицирующим нейтроны материалом. В другом варианте выполнения первый модифицирующий нейтроны материал отстоит в поперечном направлении от второго модифицирующего нейтроны материала.
Первый модифицирующий нейтроны материал может быть расположен на первой боковой стороне топливной области. Второй модифицирующий нейтроны материал может быть расположен по существу на противоположной второй боковой стороне топливной области.
Топливная область может проходить вдоль осевого направления, а указанный по меньшей мере один приводной механизм может быть выполнен с возможностью вставления первого модифицирующего нейтроны материала и второго модифицирующего нейтроны материала по существу в противоположные концы топливной области вдоль осевого направления.
В одном варианте выполнения первый модифицирующий нейтроны материал имеет первую длину, а второй модифицирующий нейтроны материал имеет вторую длину, которая отличается от первой длины. Первая длина может быть больше второй длины, при этом первый модифицирующий нейтроны материал и второй модифицирующий нейтроны материал имеют, соответственно, первый профиль реактивной способности и второй профиль реактивной способности.
В одном варианте выполнения второй модифицирующий нейтроны материал имеет линейную реактивную способность, которая по существу скомпенсирована с линейной реактивной способностью первого модифицирующего нейтроны материала, координируя, тем самым, управление по существу противоположными концами топливной области. В одном варианте выполнения второй модифицирующий нейтроны материал имеет реактивную способность, которая по существу скомпенсирована с реактивной способностью первого модифицирующего нейтроны материала.
В другом варианте выполнения указанный по меньшей мере один приводной механизм содержит исполнительный механизм, соединенный с первым модифицирующим нейтроны материалом и вторым модифицирующим нейтроны материалом. Исполнительный механизм может быть расположен для перемещения первого модифицирующего нейтроны материала и второго модифицирующего нейтроны материала относительно топливной области.
Указанный по меньшей мере один приводной механизм может содержать первый исполнительный механизм, соединенный с первым модифицирующим нейтроны материалом, и второй исполнительный механизм, соединенный со вторым модифицирующим нейтроны материалом. Первый исполнительный механизм и второй исполнительный механизм могут быть расположены на первом конце топливной области.
Первый модифицирующий нейтроны материал может быть расположен с возможностью перемещения внутри первого трубчатого корпуса, второй модифицирующий нейтроны материал может быть расположен с возможностью перемещения внутри второго трубчатого корпуса, причем первый трубчатый корпус и второй трубчатый корпус могут проходить по меньшей мере через часть топливной области.
В одном варианте выполнения первый модифицирующий нейтроны материал и второй модифицирующий нейтроны материал расположены внутри общего трубчатого корпуса. Указанный по меньшей мере один приводной механизм может содержать исполнительный механизм, соединенный с первым модифицирующим нейтроны материалом и вторым модифицирующим нейтроны материалом. Исполнительный механизм может быть расположен для перемещения первого модифицирующего нейтроны материала и второго модифицирующего нейтроны материала относительно топливной области.
Указанный по меньшей мере один приводной механизм может содержать механизм, расположенный между первым модифицирующим нейтроны материалом и вторым модифицирующим нейтроны материалом, причем приведение в действие указанного механизма может изменять относительные положения первого модифицирующего нейтроны материала и второго модифицирующего нейтроны материала.
В одном варианте выполнения управляющая сборка содержит аварийный модифицирующий нейтроны материал, который выполнен с возможностью избирательного перемещения относительно топливной области между рабочим положением и положением останова. Аварийный модифицирующий нейтроны материал может быть, по меньшей мере частично, расположен вдоль топливной области при ориентации в положении останова. Аварийный модифицирующий нейтроны материал может отстоять на некоторое расстояние от топливной области при ориентации в рабочем положении.
В соответствии с другим вариантом выполнения, ядерный реактор содержит корпус, топливные сборки, расположенные, по меньшей мере частично, внутри корпуса реактора и выполненные с возможностью размещения ядерного топлива в топливной области, первую сборку управления реактивностью, имеющую первый модифицирующий нейтроны материал, вторую сборку управления реактивностью, имеющую второй модифицирующий нейтроны материал, по меньшей мере один приводной механизм, расположенный для введения первого модифицирующего нейтроны материала и второго модифицирующего нейтроны материала по существу в противоположные концы топливной области, и контроллер, выполненный с возможностью приведения в действие указанного по меньшей мере одного приводного механизма для изменения распределения потока в топливной области во время работы ядерного реактора. Первый модифицирующий нейтроны материал и второй модифицирующий нейтроны материал выполнены с возможностью избирательного перемещения в корпусе реактора.
В одном варианте выполнения ядерный реактор содержит датчик, выполненный с возможностью обеспечения данных, относящихся к распределению потока в топливной области. Датчик может содержать монитор осевого потока, выполненный с возможностью обеспечения сигналов измерения, относящихся к осевой ориентации распределения потока.
В одном варианте выполнения контроллер содержит процессорный блок и память. Процессорный блок может быть выполнен с возможностью оценки отклонения между распределением потока и заданным распределением потока, причем заданное распределение потока может храниться в памяти.
В одном варианте выполнения распределение потока и заданное распределение потока содержат множество значений потока, связанных с множеством осевых положений вдоль топливной области. Заданное распределение потока может включать местоположение максимального выгорания, расположенное вдоль топливной области. Заданное распределение потока также может включать рабочие параметры характеристик топлива, включая, без ограничения, состав, предел деформации, предел по линейному энерговыделению тепловой мощности и т.п. для улучшения характеристик топлива.
Контроллер может быть выполнен с возможностью приведения в действие указанного по меньшей мере одного приводного механизма в ответ на отклонение, превышающее пороговый диапазон. В другом варианте выполнения контроллер выполнен с возможностью избирательного приведения в действие указанного по меньшей мере один приводного механизма в зависимости от отклонения.
В одном варианте выполнения корпус реактора содержит первый конец и по существу противоположный второй конец. Как первый исполнительный механизм, так и второй исполнительный механизм может быть расположен на первом конце корпуса реактора.
В одном варианте выполнения первый модифицирующий нейтроны материал расположен с возможностью перемещения внутри первого трубчатого корпуса, второй модифицирующий нейтроны материал расположен с возможностью перемещения внутри второго трубчатого корпуса, причем первый трубчатый корпус и второй трубчатый корпус соединены с корпусом реактора.
В одном варианте выполнения топливные сборки содержат набор пусковых топливных сборок и набор питающих топливных сборок. Набор пусковых топливных сборок может включать делящийся топливный материал, а набор питающих топливных сборок может включать воспроизводящий топливный материал.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения, способ управления ядерным реактором включает расщепление ядерного топлива в топливной области активной зоны реактора, размещая первый модифицирующий нейтроны материал в первом конце топливной области с использованием по меньшей мере одного приводного механизма, и смещение распределения потока в активной зоне реактора в направлении первого конца топливной области, приводя к подаче второго модифицирующего нейтроны материала по существу в противоположный второй конец топливной области.
В одном варианте выполнения способ управления ядерным реактором включает отслеживание распределения потока в топливной области с использованием датчика.
В одном варианте выполнения способ управления ядерным реактором включает оценку отклонения между распределением потока и заданным распределением потока и/или оценку отклонения между распределением потока и заданным распределением потока в течение определенного временного интервала с использованием контроллера, который содержит процессорный блок и память. Заданное распределение потока может храниться в памяти.
В одном варианте выполнения смещение распределения потока в активной зоне реактора включает приведение в действие указанного по меньшей мере одного приводного механизма для вставления второго модифицирующего нейтроны материала в ответ на отклонение, превышающее пороговый диапазон.
В одном варианте выполнения смещение распределения потока в активной зоне реактора включает избирательное приведение в действие по меньшей мере одного приводного механизма для введения второго модифицирующего нейтроны материала в зависимости от отклонения.
В одном варианте выполнения смещение распределения потока в активной зоне реактора включает координацию, с помощью контроллера, введения первого модифицирующего нейтроны материала и второго модифицирующего нейтроны материала.
В одном варианте выполнения способ управления ядерным реактором включает поддержание первого модифицирующего нейтроны материала в фиксированном положении во время энергетического цикла, причем смещение распределения потока включает введение второго модифицирующего нейтроны материала по существу в противоположный второй конец топливной области во время энергетического цикла.
В соответствии с другим вариантом выполнения, способ изготовления управляющей сборки для ядерного реактора включает размещение первой сборки управления реактивностью, имеющей первый модифицирующий нейтроны материал, обеспечение второй сборки управления реактивностью, имеющей второй модифицирующий нейтроны материал, и соединение по меньшей мере одного приводного механизма с первым модифицирующим нейтроны материалом и со вторым модифицирующим нейтроны материалом. Указанный по меньшей мере один приводной механизм выполнен с возможностью размещения первого модифицирующего нейтроны материала и второго модифицирующего нейтроны материала в топливную область в разных направлениях, так что распределение потока в топливной области смещается от второго модифицирующего нейтроны материала. Первый модифицирующий нейтроны материал и второй модифицирующий нейтроны материал выполнены с возможностью избирательного перемещения относительно топливной области ядерного реактора.
В одном варианте выполнения способ изготовления управляющей сборки для ядерного реактора включает соединение исполнительного механизма указанного по меньшей мере одного приводного механизма с первым модифицирующим нейтроны материалом и со вторым модифицирующим нейтроны материалом, и размещение исполнительного механизма для перемещения первого модифицирующего нейтроны материала и второго модифицирующего нейтроны материала относительно топливной области.
В другом варианте выполнения способ изготовления управляющей сборки для ядерного реактора включает соединение первого исполнительного механизма указанного по меньшей мере одного приводного механизма с первым модифицирующим нейтроны материалом, и соединение второго исполнительного механизма указанного по меньшей мере одного приводного механизма со вторым модифицирующим нейтроны материалом.
В одном варианте выполнения способ изготовления управляющей сборки для ядерного реактора включает размещение первого модифицирующего нейтроны материала и второго модифицирующего нейтроны материала в общем трубчатом корпусе.
В одном варианте выполнения способ изготовления управляющей сборки для ядерного реактора включает аксиальное совмещение первого модифицирующего нейтроны материала со вторым модифицирующим нейтроны материалом.
В другом варианте выполнения способ изготовления управляющей сборки для ядерного реактора включает отведение в поперечном направлении первого модифицирующего нейтроны материала от второго модифицирующего нейтроны материала.
В еще одном варианте выполнения способ изготовления управляющей сборки для ядерного реактора включает размещение первого модифицирующего нейтроны материала на первой боковой стороне топливной области и размещение второго модифицирующего нейтроны материала по существу на противоположной второй боковой стороне топливной области.
В одном варианте выполнения указанный по меньшей мере один приводной механизм выполнен с возможностью координирования введения первого модифицирующего нейтроны материала и второго модифицирующего нейтроны материала.
Иллюстративный способ включает поддержание реакции ядерного деления в топливной области активной зоны ядерного реактора. Активная зона ядерного реактора имеет первые подвижные управляющие сборки, выполненные с возможностью вставления в первую сторону топливной области активной зоны ядерного реактора, и вторые управляющие сборки, выполненные с возможностью вставления во вторую противоположную сторону топливной области активной зоны ядерного реактора. Операция поддержания включает перемещение по меньшей мере одной сборки из первой и второй управляющих сборок в первую конфигурацию введения первой и второй управляющих сборок в топливной области активной зоны ядерного реактора и перемещение по меньшей мере одной сборки из первой и второй управляющих сборок во вторую конфигурацию введения первой и второй управляющих сборок в топливной области активной зоны ядерного реактора. Первая и вторая конфигурации введения поддерживают реакцию ядерного деления.
Другой иллюстративный способ любого предшествующего способа дополнительно включает реакцию ядерного деления, приводящую к первому распределению нейтронного потока в зависимости от первой конфигурации введения первой и второй управляющих сборок и приводящую ко второму распределению нейтронного потока в зависимости от второй конфигурации введения первой и второй управляющих сборок.
Другой иллюстративный способ любого предшествующего способа предусматривает, что второе ненулевое распределение нейтронного потока удовлетворяется заданным полным потоком нейтронов в течение заданного периода времени.
Другой иллюстративный способ любого предшествующего способа предусматривает, что первое распределение потока отличается в осевом направлении от второго ненулевого распределения потока.
Другой иллюстративный способ любого предшествующего способа предусматривает, что первое распределение потока отличается в радиальном направлении от второго ненулевого распределения потока.
Другой иллюстративный способ любого предшествующего способа предусматривает перемещение по меньшей мере одной сборки третьих подвижных управляющих сборок, выполненных с возможностью вставления в третью сторону секции активной зоны ядерного реактора, причем указанные третьи подвижные управляющие сборки выполнены с возможностью вставления в секцию активной зоны ядерного реактора под другим углом, чем первая и вторая управляющие сборки.
Другой иллюстративный способ любого предшествующего способа предусматривает перемещение по меньшей мере одной сборки первых управляющих сборок и перемещение по меньшей мере одной сборки вторых управляющих сборок по меньшей мере в первом направлении так, что осевое расстояние между указанной по меньшей мере одной перемещенной сборкой первых управляющих сборок и указанной по меньшей мере одной перемещенной сборкой вторых управляющих сборок остается практически постоянным во время операции перемещения.
Другой иллюстративный способ любого предшествующего способа предусматривает перемещение по меньшей мере одной сборки первых управляющих сборок и перемещение по меньшей мере одной сборки вторых управляющих сборок так, что расстояние между указанной по меньшей мере одной перемещенной сборкой первых управляющих сборок и указанной по меньшей мере одной перемещенной сборкой вторых управляющих сборок симметрично относительно активной зоны.
Другой иллюстративный способ любого предшествующего способа предусматривает перемещение по меньшей мере одной сборки первых управляющих сборок и перемещение по меньшей мере одной сборки вторых управляющих сборок так, что осевое расстояние между указанной по меньшей мере одной перемещенной сборкой первых управляющих сборок и указанной по меньшей мере одной перемещенной сборкой вторых управляющих сборок изменяется во время операции перемещения.
Другой иллюстративный способ любого предшествующего способа предусматривает, что реакция ядерного деления является реакцией стоячей волны.
Другой иллюстративный способ любого предшествующего способа предусматривает, что первые управляющие сборки и вторые управляющие сборки расположены на практически противоположных сторонах реакции стоячей волны.
Другой иллюстративный способ любого предшествующего способа предусматривает, что указанная по меньшей мере одна из первой или второй управляющих сборок содержит поглотитель нейтронов.
Другой иллюстративный способ любого предшествующего способа предусматривает, что второе распределение нейтронного потока удовлетворяется заданным полным потоком нейтронов в течение заданного периода времени в заданной топливной области в активной зоне ядерного реактора.
Иллюстративная система содержит активную зону ядерного реактора, содержащую топливную область. Иллюстративная система также содержит первые управляющие сборки, выполненные с возможностью вставления в первую сторону топливной области, причем первые управляющие сборки выполнены с возможностью перемещения во множество первых конфигураций введения. Иллюстративная система также содержит вторые управляющие сборки, выполненные с возможностью вставления во вторую противоположную сторону топливной области, причем вторые управляющие сборки выполнены с возможностью перемещения во множество вторых конфигураций введения. Иллюстративная система также содержит по меньшей мере одну из первых конфигураций введения и по меньшей мере одну из вторых конфигураций введения, которые поддерживают реакцию ядерного деления.
Другая иллюстративная система любой предшествующей системы содержит один или несколько приводных механизмов, функционально соединенных с первыми управляющими сборками и вторыми управляющими сборками и выполненных с возможностью перемещения первых управляющих сборок в первую конфигурацию введения и вторых управляющих сборок во вторую конфигурацию введения для поддержания реакции ядерного деления в топливной области в соответствии с заданным ненулевым распределением нейтронного потока.
Другая иллюстративная система любой предшествующей системы содержит приводной механизм, содержащий исполнительный механизм, соединенный с первыми управляющими сборками и вторыми управляющими сборками и выполненный с возможностью избирательного перемещения первых управляющих сборок и вторых управляющих сборок относительно топливной области.
Другая иллюстративная система любой предшествующей системы содержит заданное ненулевое распределение нейтронного потока, которое представляет собой полный нейтронный поток в течение заданного периода времени.
Другая иллюстративная система любой предшествующей системы содержит заданное ненулевое распределение нейтронного потока, которое представляет собой полный нейтронный поток в течение заданного периода времени в заданной части топливной области.
Другая иллюстративная система любой предшествующей системы содержит заданное распределение нейтронного потока, которое корректирует одну или несколько осевых асимметрий в распределении нейтронного потока в активной зоне ядерного реактора.
Другая иллюстративная система любой предшествующей системы содержит заданное распределение потока, которое отличается в аксиальном направлении от нейтронного потока в активной зоне ядерного реактора.
Другая иллюстративная система любой предшествующей системы содержит заданное распределение потока, которое отличается в радиальном направлении от нейтронного потока в активной зоне ядерного реактора.
Иллюстративная система содержит реактор ядерного деления, содержащий средство для поддержания реакции ядерного деления в топливной области активной зоны ядерного реактора, активную зону ядерного реактора, имеющую первые подвижные управляющие сборки, выполненные с возможностью вставления в первую сторону топливной области активной зоны ядерного реактора, и вторые управляющие сборки, выполненные с возможностью вставления во вторую противоположную сторону топливной области активной зоны ядерного реактора. Иллюстративная система содержит средство для перемещения по меньшей мере одной сборки из первых и вторых управляющих сборок в первую конфигурацию введения первых и вторых управляющих сборок в топливной области активной зоны ядерного реактора, и для перемещения по меньшей мере одной сборки из первых и вторых управляющих сборок во вторую конфигурацию введения первых и вторых управляющих сборок в топливной области активной зоны ядерного реактора, так что первая и вторая конфигурации введения поддерживают реакцию ядерного деления.
Другая иллюстративная система любой предшествующей системы содержит средство перемещения для избирательного перемещения первых управляющих сборок и вторых управляющих сборок относительно топливной области.
Другая иллюстративная система любой предшествующей системы содержит средство для определения текущего распределения нейтронного потока в топливной области.
Другая иллюстративная система любой предшествующей системы содержит средство для определения текущего распределения нейтронного потока, включая монитор нейтронного потока.
Другая иллюстративная система любой предшествующей системы содержит средство для определения текущего распределения нейтронного потока, включая датчик температуры.
Другая иллюстративная система любой предшествующей системы содержит средство для определения текущего распределения нейтронного потока, включая модель нейтронного потока.
Другая иллюстративная система любой предшествующей системы содержит средство для перемещения по меньшей мере одной сборки из третьей управляющей сборки в третью конфигурацию введения первых, вторых и третьих управляющих сборок в секции активной зоны ядерного реактора, чтобы получить третье ненулевое распределение нейтронного потока в зависимости от третьей конфигурации введения первых, вторых и третьих управляющих сборок.
Другая иллюстративная система любой предшествующей системы содержит средство для перемещения по меньшей мере одной сборки из первых и вторых управляющих сборок во вторую конфигурацию введения первых и вторых управляющих сборок в секции активной зоны ядерного реактора, чтобы получить второе ненулевое распределение нейтронного потока, зависящее от второй конфигурации введения первых и вторых управляющих сборок, включая первый исполнительный механизм, соединенный с указанной по меньшей мере одной сборкой первых управляющих сборок, и второй исполнительный механизм, соединенный с указанной по меньшей мере одной сборкой вторых управляющих сборок.
Другая иллюстративная система любой предшествующей системы содержит средство управления для управления средством перемещения по меньшей мере одной сборки из первых и вторых управляющих сборок во вторую конфигурацию введения первых и вторых управляющих сборок в секции активной зоны ядерного реактора, чтобы получить второе отличное от нуля распределение нейтронного потока, зависящее от второй конфигурации введения первых и вторых управляющих сборок.
Другая иллюстративная система любой предшествующей системы содержит второе ненулевое распределение нейтронного потока, которое удовлетворяет заданному распределению нейтронного потока.
Другая иллюстративная система любой предшествующей системы содержит заданное распределение нейтронного потока, равное полному потоку нейтронов в течение заданного периода времени.
Еще одна иллюстративная система любой предшествующей системы содержит заданное распределение нейтронного потока, равное полному потоку нейтронов в течение заданного периода времени в пределах заранее заданной части топливной области.
Другая иллюстративная система любой предшествующей системы содержит заданное ненулевое распределение потока, корректирующее одну или несколько осевых асимметрий в распределении нейтронного потока.
Другая иллюстративная система любой предшествующей системы содержит реакцию стоячей волны.
Другая иллюстративная система любой предшествующей системы содержит первые и вторые управляющие сборки в топливной области активной зоны ядерного реактора, расположенные на практически противоположных сторонах реакции стоячей волны.
Другая иллюстративная система любой предшествующей системы содержит первые и вторые управляющие сборки в топливной области активной зоны ядерного реактора, включая поглотитель нейтронов.
В отношении использования в настоящем документе по существу любых терминов во множественном и/или единственном числе, специалисты, обладающие навыками в данной области техники, могут переводить из множественного числа в единственное число и/или из единственного числа во множественное число, в соответствии с контекстом и/или с применением. Различные перестановки единственное число / множественное число прямо не изложены в настоящем документе в целях ясности.
Описанное в настоящем документе изобретение иногда иллюстрирует различные компоненты, содержащиеся внутри или связанные с другими компонентами. Должно быть понятно, что такие изображаемые архитектуры являются просто иллюстративными и что на самом деле может быть реализовано множество других архитектур, которые обеспечивают ту же функциональность. В концептуальном смысле любое расположение компонентов для достижения одинаковой функциональности является эффективно «связанным», так что достигается требуемая функциональность. Следовательно, любые два компонента, объединенные в настоящем документе для достижения определенной функциональности, можно рассматривать как «связанными» друг с другом, так что требуемая функциональность достигается независимо от архитектур или промежуточных компонентов. Аналогично, любые два связанных таким образом компонента также могут рассматриваться как «функционально соединенные» или «функционально связанные» друг с другом для достижения требуемой функциональности, и любые два компонента, которые могут быть связаны таким образом, также могут рассматриваться как «выполненные с возможностью функционального соединения» друг с другом для достижения требуемой функциональности. Конкретные примеры функциональной связи включают, но не ограничиваются этим, физически сопряженные и/или физически взаимодействующие компоненты и/или беспроводным образом взаимодействующие и/или беспроводным образом взаимодействующие компоненты, и/или логически взаимодействующие и/или компоненты, выполненные с возможностью логического взаимодействия.
В некоторых случаях один или несколько компонентов могут упоминаться в настоящем документе как «выполненные с возможностью», «конфигурируемые», «настраиваемые для», «пригодные для / работоспособные», «адаптированные / адаптируемые», «способные к», «согласованные / соответствующие »и т.д. Специалисты в данной области техники поймут, что такие термины (например, «выполненный с возможностью») обычно могут включать компоненты в активном состояния и/или компоненты в неактивном состоянии и/или компоненты в состоянии готовности, если из контекста явным образом не следует обратное.
Несмотря на то, что были показаны и описаны конкретные аспекты настоящего изобретения, описанного в настоящем документе, специалистам в данной области техники будет очевидно, что на основе изложенных в настоящем документе принципов могут быть сделаны изменения и модификации без отклонения от сущности описанного в настоящем документе изобретения, и что его более широкие аспекты и, следовательно, прилагаемая формула изобретения должна охватывать в своем объеме все такие изменения и модификации, которые находятся в пределах сущности и объема описанного в настоящем документе изобретения. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что в целом термины, используемые в настоящем документе, и особенно в прилагаемой формуле изобретения (например, в частях прилагаемой формулы изобретения) обычно обозначаются как «открытые» термины (например, термин «включающий» должен Интерпретироваться как «включающий, но не ограниченный этим», термин «имеющий» следует интерпретировать как «имеющий по меньшей мере», термин «включает» следует интерпретировать как «включает, но не ограничивается этим», и т.д.). Специалистам в данной области техники будет понятно, что если предполагается конкретное количество признаков пунктов формулы изобретения, такое намерение будет прямо указано в пункте формулы изобретения, и в отсутствие такого признака такое намерение отсутствует. Например, в качестве помощи пониманию в последующей прилагаемой формуле изобретения для введения признаков пунктов формулы изобретения могут быть использованы вводные фразы «по меньшей мере один» и «один или несколько». Однако использование таких фраз не должно толковаться как подразумевающее, что введение признаков пунктов формулы изобретения с неопределенными артиклями ограничивает любой конкретный пункт формулы изобретения, содержащий так заявленный признак, как содержащий только один такой признак, даже если этот пункт включает вводные фразы «один или несколько» или «по меньшей мере один», а неопределенные артикли, такие как «а» или «an» (например, «а» и/или «an», обычно должны интерпретироваться как «по меньшей мере один» или «один или несколько «); то же самое справедливо и для использования определенных артиклей, используемых для введения признаков пунктов формулы. Кроме того, даже если конкретное количество признаков пункта формулы изобретения указано явно, специалисты в данной области техники поймут, что прочтение обычно должно интерпретироваться как означающее по меньшей мере указанное количество (например, явное изложение «двух признаков» без других модификаторов, как правило, означает по меньшей мере два признака, или два или более признаков). Кроме того, в тех случаях, когда используется конвенция, аналогичная «по меньшей мере один из А, В и С и т.д.», такая конструкция в целом означает, что специалист в данной области техники понимает конвенцию как (например, «система, имеющая по меньшей мере один из А, В и С» будет включать но не ограничиваться системами, которые имеют только А, только В, только С, вместе А и В, вместе А и С, вместе В и С и/или вместе А, В и С и т.п.). В тех случаях, когда используется конвенция, аналогичная «по меньшей мере одному из А, В или С и т.д.», в целом такая конструкция означает, что специалист в данной области техники понимает конвенцию как (например, «система, имеющая по меньшей мере один из А, В или С» будет включать, но не ограничиваться системами, которые имеют только А, только В, только С, вместе А и В, вместе А и С, вместе В и С и/или вместе А, В и С и т.п.). Специалистам в данной области техники будет понятно, что обычно дизъюнктивное слово и/или фраза, представляющие два или большее количество альтернативных терминов, будь то в описании, формуле изобретения или на чертежах, следует понимать как рассматривающее возможность включения одного из терминов, одного из двух терминов, либо обоих терминов, если из контекста не следует иное. Например, фраза «А или В» обычно понимается как включающая возможности «А или В» или «А и В».
Что касается прилагаемой формулы изобретения, то специалистам в данной области техники будет понятно, что описанные в ней операции обычно могут выполняться в любом порядке. Кроме того, несмотря на то, что различные последовательности операций представлены в определенной последовательности (последовательностях), следует понимать, что различные операции могут выполняться в других последовательностях, чем те, которые проиллюстрированы, или могут выполняться одновременно. Примеры таких альтернативных последовательностей могут включать перекрывающиеся, чередующиеся, прерывистые, переупорядоченные, инкрементные, подготовительные, дополнительные, одновременные, обратные или другие варианты последовательностей, если только из контекста не следует иное. Кроме того, такие термины, как «в ответ на», «связанный с» или другие наречия прошедшего времени, как правило, не предназначены для исключения таких вариантов, если из контекста не следует иное.
Специалистам будет понятно, что вышеупомянутые конкретные иллюстративные процессы и/или устройства и/или технологии являются репрезентативными для более общих процессов и/или устройств и/или технологий, описанных в настоящем документе в другом месте, например, в прилагаемой формуле изобретения и/или в другом месте настоящей заявки.
Несмотря на то, что в настоящем документе раскрыты различные аспекты и варианты выполнения, для специалиста будут очевидны другие аспекты и варианты выполнения. Различные аспекты и варианты выполнения, раскрытые в настоящем документе, предназначены для иллюстрации и не предназначены для ограничения, причем истинный объем и сущность определяются последующей формулой изобретения.