基本介紹
- 中文名：高通量反應堆
- 外文名：High flux test reactor
- 類別：工程試驗堆
- 學科：核工程
- 特點：具有較高的中子通量水平
- 套用領域：材料、化學、同位素、醫學等領域
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組成
高通量反應堆的堆內設備由三個主要的功能部件構成，分別為上部堆內構件、下部支承組件以及堆內測量組件。其中，上部堆內構件包括燃料裝卸輔助轉換架、吊籃組件、控制棒導管及支架等結構；下部支承組件上安裝有測量裝置固定板，組件的每一個控制棒孔道內安裝有緩衝裝置，用於實現控制棒落棒時的水力緩衝；堆內測量組件包括了堆內、堆外中子測量裝置、堆芯溫度測量裝置，所有的測量裝置都有相應的支承結構，保證其在反應堆的正確位置就位。
我國高通量反應堆
我國自己設計製造的大型高通量工程試驗核反應堆，已經在二機部第一研究設計院建成。反應堆已於1980 年12月按第一爐裝載的預定參數投入高功率運行。這座反應堆是壓力殼型、被水慢化、被作反射層的高通量工程試驗反應堆。 反應堆設計熱功率為12.5 萬千瓦。 活性區內有Φ150的輻照孔道5個，Φ63的輻照孔道2個。反射層內有Φ230和Φ120的輻照孔道各2個，材料輻照罐和同位素輻照靶件可在柵格上任意布置。反應堆配備有手段齊全的輻照元件材料檢驗“ 勢室” 和“半熱室” ， 裝備了先進的放化實驗室和物理實驗室。這座反應堆的建成，將為我國核電工業的發展、高比度同位素的生產、活化分析、堆物理實驗的發展,開闢廣闊的前景， 它標誌著我國原子能事業的發展進入了一個新階段。
高通量反應堆結構
在我國西南反應堆工程研究設計院已經建成了一座大型工程試驗堆(HFETR)。該堆在1979年12月27日達到臨界,隨後於1980年12年16日實現了高功率運行。這座壓力殼型的工程試驗反應堆，採用高濃鈾多層套管型燃料元件，水作慢化劑和冷卻劑，被作反射層，熱功率125兆瓦。下面以該堆的為例介紹高通量反應堆結構。
堆芯位於壓力殼的中部，堆芯部件的自重和水力載荷通過柵板和支架傳到壓力殼底板上。堆芯部件由一個1.4米直徑的導流圍桶所環繞，圍桶外面是四層鋼環組成的內熱禁止。內熱禁止及水隙構成了總厚373毫米的鐵水禁止層以降低壓力殼壁的熱應力和快中子通量水平。為了減少壓力殼總長度,內熱禁止冷卻流道與堆芯冷卻流道採取並聯的流程。在圍桶錐面上布置38個迷宮型小孔,對內熱禁止的冷卻流道起節流作用。一次水進出口都位於壓殼一側，僅在入口處設定了分配水箱，使水通過其上下蓋板的許多小孔，均勻流入，以免水流直接衝擊輻照孔道。1:2堆模型水力試驗及1:5堆模型風洞試驗表明，這樣布局是合適的，活性區各柵格間的水流分配十分均勻。在反應堆綜合調試階段，進行了堆內流量分配的實測；進一步證實了這一結論。控制棒傳動機構布置在壓殼下部，使反應堆壓力殼上部有較大空間，以供布置輻照裝置，並便於堆芯換料操作。在壓殼封頭上有四個450x600毫米橢圓操作孔，一般換料操作可不必拆卸輻照孔道，也不必打開頂蓋。在壓力殼側壁還設有一個與保存水池相通的婦50毫米的卸料斜孔道，換料時，可打開斜孔道密封塞及封頭橢圓操作孔，操作者在堆頂，用長柄工具進行水下操作。操作時防護水層不少於3米。
裝配設備
主要系統設備配置高通量反應堆的堆內設備裝卸共涉及約 20 餘項專用設備設施，其中部分為大型吊裝設備，其餘主要為小型長桿類輔助操作工具及自動化機電輔助設備。根據裝卸工藝的要求，每一種堆內設備的裝卸都需要配置相應的專用設備，如吊籃組件和底部支承組件等大型設備，還必須配置輔助導向和輔助操作的多個設備進行協同工作，共同完成主設備的裝卸。系統主要設備按照適用的設備範圍分別配置以下專用設備：
（1）用於吊籃組件、底部支承組件裝卸和貯存的配套設備，如吊籃組件吊具、底部支承組件吊具、堆內組件導向裝置、燃料裝卸輔助裝置操作工具、溫度測量裝置導管自動扶正裝置、導管輔助工裝、控制棒導管吊具等；
（2）用於反應堆測量組件裝卸的主要設備，如堆內、堆外中子測量裝置操作工具、溫度測量組件吊具、徑向限位裝置吊具等；
（3）用於進行控制棒驅動機構拆卸的主要設備，如控制棒組件吊具、驅動機構拆裝裝置、驅動機構轉運裝置、隔離閥維修脹塞等。
裝卸工藝
鑒於高通量堆的重要特性，各個國家都有自己的高通量工程試驗堆，雖然種類和堆型有所差異，但都具有高中子通量和較大輻照空間的特點。
作為重要的工具堆，高通量堆通常造價較高，其運行和維護費用也比較昂貴，除了常規運行時的燃料消耗以外，其反應堆內部設備的裝拆、檢修、維護等活動也是影響其性能以及運行成本的重要因素。因此，在反應堆設計和建造初期，就應對堆內設備的裝卸、轉運、貯存工藝進行綜合考慮，開展試驗和研究，規劃專用設備工具並進行研製。
作為燃料裝卸貯存系統的相關設備，堆內構件的裝卸應嚴格遵守燃料裝卸及貯存系統設計準則的相關原則，將人員輻射安全作為首要考慮的因素，同時應保證設備安全、有效的監測並控制堆內設備的裝卸精度。在確定了裝卸總體方案後，根據總體框架逐步細化形成詳細的工藝流程；將工藝流程進行步驟分解後針對每一步操作規劃專用裝卸工具設備，為整個工藝過程配備完善的設備系統，確定每一項設備的功能及滿足的技術指標等；最後開展工藝系統設備的詳細設計，設計過程中應充分考慮設備的性能指標、使用環境特點及要求、運輸、現場使用及存放方案等，最終完成設備的設計和加工製造，形成完整的堆內設備裝卸工藝系統。根據總體裝卸方案，堆內設備拆卸採取由外圍至核心的拆卸方法，從驅動機構和控制棒組件開始拆卸，直至內部的堆內組件，逐步將堆內設備全部拆卸出堆。
