Устройство и способы управления реактивностью в ядерном реакторе деления, ядерные реакторы деления и способы создания устройства управления реактивностью
Изобретение относится к устройствам, способам их создания и способам для управления реактивностью в ядерном реакторе деления. Устройство пассивного управления реактивностью содержит термозависимый приводящий материал и материал, изменяющий параметр поглощения нейтронов, отличающийся от приводящего материала. Часть материала, изменяющего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала. При этом материал, изменяющий параметр поглощения нейтронов, может перемещаться с помощью приводящего материала в выбранную часть активной зоны. Технический результат - повышение эффективности управления реактивностью реактора. 6 н. и 37 з.п. ф-лы, 18 ил.
Если инструкция (ADS) по применению изделия была подана на дату подачи данной заявки, то она включается в данную заявку посредством ссылки. Любые заявки, заявляющие приоритет на ADS в соответствии с 35 U.S.C. §§ 119, 120, 121 или 365 (с), и все без исключения основные заявки и заявки, поданные ранее основных заявок, и тому подобные заявки также включаются посредством ссылки, включая любые притязания на приоритет, осуществленный в данных заявках, и любой материал, включенный посредством ссылки, при условии, что такой предмет обсуждения посредством этого не является противоречивым.
ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Настоящая заявка относится к и/или притязает на преимущества наиболее ранней доступной действительной даты (дат) подачи заявки из следующих перечисленных заявок («приоритетных заявок»), если таковые имеются в перечисленных ниже (например, притязает на наиболее ранние доступные действительные даты подачи заявки за исключением предварительных заявок на патент или притязает на преимущества предварительных заявок на патент в соответствии с 35 USC § 119 (е) и всех без исключения основных заявки и заявок, поданных ранее основных заявок, и тому подобных заявок приоритетной заявки (заявок)). Кроме того, настоящая заявка относится к «Родственным заявкам», если таковые имеются в перечисленных ниже.
Приоритетные заявки:
В целях неофициальных требований USPTO настоящая заявка притязает на преимущества приоритета предварительной заявки на патент США №61/567609 под названием SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING REACTIVITY IN A NUCLEAR FISSION REACTOR, выданной на имя Jesse R. Cheatham, III, Robert A. Corbin, Christopher C. Johns, Brian C. Johnson, Jon D. McWhirter, Robert C. Petroski, K. Michael Steer, James M. Vollmer, Joshua C. Walter в качестве авторов изобретения, поданной 6 декабря 2011 г., которая была подана в течении двенадцати месяцев, предшествующих дате подачи настоящей заявки, или, которая является заявкой, одной из заявок, находящихся одновременно на рассмотрении патентного ведомства, которой в настоящее время предоставляется право на преимущество даты подачи заявки.
Родственные заявки:
Отсутствуют.
Патентное бюро (USPTO) США опубликовало уведомление о том, что компьютерным программам USPTO необходимо, чтобы заявители патента указывали как серийный номер, так и указатель о том, что заявка является продолжением, частичным продолжением или составляющей основной заявки. Stephen G. Kunin, Benefit of Prior-Filed Application, USPTO Official Gazette March 18, 2003. USPTO также предоставило формы для инструкции по применению изделия, которые позволяют автоматическую загрузку библиографических данных, но которые требуют идентификации каждой заявки в качестве продолжения, частичного продолжения или составляющей основной заявки. Настоящее лицо-заявитель (в дальнейшем «заявитель») предоставило выше конкретную ссылку на заявку (заявки), в отношении которой в настоящее время осуществляется притязание на приоритет, как указано в законе. Заявитель понимает, что закон является однозначным в своей конкретной стандартной формулировке и не требует серийного номера или какой-либо характеристики, такой как «продолжение» или «частичное продолжение», для притязания на приоритет заявок на патент США. Независимо от вышеизложенного заявитель понимает, что компьютерные программы USPTO имеют определенные требования относительно ввода данных и, следовательно, заявитель предоставил обозначение (обозначения) взаимоотношения между настоящей заявкой и ее основной заявкой (заявками), как указано выше и в любой ADS, поданной в данной заявке, но прямо отметил, что такое обозначение (обозначения) никоим образом не должно подразумеваться в качестве какого-либо типа пояснения и/или допущения независимо от того, содержит ли настоящая заявка какой-либо новый предмет обсуждения в дополнение к предмету обсуждения основной заявки (заявок).
Если перечни заявок, предоставленные выше, не соответствуют перечням, предоставленным через ADS, то намерением Заявителя является притязание на приоритет каждой заявки, которая входит в область приоритетных заявок ADS и каждой заявки, которая входит в область приоритетных заявок данной заявки.
Предмет обсуждения приоритетных заявок и родственных заявок и всех без исключения основных заявок и заявок, поданных ранее основных заявок, и тому подобных заявок из приоритетных заявок и родственных заявок, включая любые притязания на приоритет, полностью включается в данную заявку посредством ссылки при условии, что такой предмет обсуждения посредством этого не является противоречивым.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к управлению реактивностью в ядерном реакторе деления.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Раскрываются пояснительные устройства, сборки и способы для управления реактивностью в ядерном реакторе деления, раскрываются пояснительные ядерные реакторы деления и раскрываются пояснительные способы создания устройства управления реактивностью.
Вышеизложенная сущность является лишь пояснительной и никоим образом не предназначена в качестве ограничения. В дополнение к пояснительным аспектам, вариантам осуществления и признакам, описанным выше, следующие аспекты, варианты осуществления и признаки станут очевидны посредством ссылки на графические материалы и следующее подробное описание.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На фиг. 1А-1С изображены схематические изображения пояснительных вариантов осуществления устройств пассивного управления реактивностью.
На фиг. 2А изображено схематическое изображение другого пояснительного варианта осуществления устройства пассивного управления реактивностью.
На фиг. 2В изображен вид в перспективе устройства пассивного управления реактивностью, изображенного на фиг. 2А.
На фиг. 2С изображен вид в перспективе в разобранном состоянии пояснительного устройства управления реактивностью.
На фиг. 3 изображено схематическое изображение пояснительного ядерного реактора деления.
На фиг. 4А изображена блок-схема пояснительного способа управления реактивностью в ядерном реакторе деления.
На фиг. 4B-4D изображены подробности способа блок-схемы, изображенной на фиг. 4А.
На фиг. 5А изображена блок-схема пояснительного способа создания устройства пассивного управления реактивностью.
На фиг. 5B-5D изображены подробности способа блок-схемы, изображенной на фиг. 5А.
На фиг. 6А изображена блок-схема пояснительного способа создания устройства управления реактивностью.
На фиг. 6В-6С изображены подробности способа блок-схемы, изображенной на фиг. 6А.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В следующем подробном описании осуществляется ссылка на прилагаемые графические материалы, которые формируют часть данной заявки. На графических материалах подобные символы обычно указывают на подобные компоненты, если в контексте не указано иное.
Пояснительные варианты осуществления, описанные в подробном описании, графических материалах и формуле изобретения, не предназначены для ограничения. Другие варианты осуществления могут быть использованы и другие изменения могут быть осуществлены без отступления от сущности и объема предмета обсуждения, представленного в данной заявке.
Специалисты в данной области техники придут к выводу, что описанные в данной заявке компоненты (например, операции), приспособления, объекты и прилагаемое к ним описание используются в качестве примеров для концептуальной ясности и, что предполагаются модификации конфигурации. Соответственно, как используется в данной заявке, изложенные конкретные образцы и прилагаемое описание предназначены для представления их более общих классов. В общем, использование любого конкретного образца предназначено для представления его класса и невнесение конкретных компонентов (например, операций), приспособлений и объектов не должно восприниматься в качестве ограничения.
В настоящей заявке используются формальные заголовки краткого содержания для ясности представления. Однако следует понимать, что заголовки краткого содержания предназначаются в целях презентации и, что различные типы предмета обсуждения могут быть описаны по всей заявке (например, приспособление (приспособления)/структура (структуры) может быть описана в соответствии с заголовком (заголовками) процесса (процессов)/операций и/или процесс (процессы)/операции могут быть описаны в соответствии с заголовками структуры (структур)/процесса (процессов); и/или описания отдельных тем может охватывать два или более заголовков темы). Следовательно, использование формальных заголовков краткого содержания никоим образом не предназначено для ограничения.
Общее представление
В качестве общего представления раскрываются пояснительные устройства, сборки и способы для управления реактивностью в ядерном реакторе деления, раскрываются пояснительные ядерные реакторы деления и раскрываются пояснительные способы для создания устройства управления реактивностью.
Раскрытые варианты осуществления применимы абсолютно к любым ядерным реакторам деления, таким как без ограничения реакторы с жидкометаллическим охлаждением, реакторы с газовым охлаждением, реакторы с водным охлаждением, быстрые реакторы и/или тепловые реакторы, работа которых изменяется в тепловых рабочих параметрах, таких как без ограничения по меньшей мере одна температура и/или по меньшей мере один поток. В ответ на изменение в тепловом рабочем параметре в ядерном реакторе деления в различных вариантах осуществления реактивностью в ядерном реакторе деления можно управлять посредством перемещения материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, в или из области активной зоны ядерного реактора деления. Например, и для наглядности, а не ограничения, в различных вариантах осуществления материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, может включать: (i) поглотитель нейтронов; (ii) замедлитель нейтронов; и/или (iii) ядерное топливо.
При необходимости в некоторых случаях раскрытые варианты осуществления могут служить в качестве первичных средств для управления реактивностью в ядерном реакторе деления. В других случаях при необходимости управление реактивностью, осуществляемое раскрытыми вариантами осуществления, может быть дополнено одним любым или несколькими управляющими стержнями, вредными поглотителями, распределенными в охладителе реактора, и/или эффектами реактивности из особенностей или систем тепловой обратной связи.
Все еще в качестве общего представления и ссылки на фиг. 1А в пояснительном варианте осуществления устройство 10 пассивного управления реактивностью содержит приводящий материал 12, реагирующий на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления, и материал 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, который отличается от приводящего материала 12, при этом часть материала 14, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала 12, при этом материал 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, выполнен с возможностью перемещения посредством приводящего материала 12 в и из выбранной части активной зоны (не показана) ядерного реактора деления.
В общих чертах варианты осуществления работают в соответствии со следующими принципами. Ядерный реактор (не показан) деления работает и имеет по меньшей мере один тепловой рабочий параметр. Объем приводящего материала 12 изменяется в ответ на тепловой рабочий параметр (тепловые рабочие параметры). Приводящий материал 12 перемещает материал 12, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, в или из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления. Параметр поглощения нейтронов может быть модифицирован в выбранной части активной зоны ядерного реактора деления в ответ на перемещение материала 12, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, в или из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления.
Подробности не имеющих ограничительного характера вариантов осуществления, представленных в качестве примера, а не ограничения, будут изложены ниже.
Не имеющие ограничительного характера варианты осуществления устройств пассивного управления реактивностью
Раскрываются различные варианты осуществления устройства пассивного управления реактивностью. Как обсуждалось выше, при необходимости в некоторых случаях раскрытые варианты осуществления могут служить в качестве первичных средств для управления реактивностью в ядерном реакторе деления. В других случаях при необходимости управление реактивностью, осуществляемое раскрытыми вариантами осуществления, может быть дополнено любым одним или несколькими управляющими стержнями, вредными поглотителями, распределенными в охладителе реактора, и/или эффектами реактивности из особенностей или систем тепловой обратной связи.
Независимо от этого и при необходимости любой один или несколько из раскрытых вариантов осуществления могут работать без внешнего воздействия, такого как без ограничения электрическое или механическое воздействие, как воздействие со стороны системы управления или системы с нанятым человеком-оператором, которая устанавливает электромеханическую функцию. Однако следует понимать, что в некоторых других вариантах осуществления подобные функции управления реактивностью могут быть достигнуты посредством взаимодействия с любой подходящей системой, устройством, приспособлением или способом, таким как без ограничения подача или управление объемом или давлением материалов, таких как жидкости внутри устройств, или изменение конфигурации устройств, такой как объем корпуса, расположение внутри активной зоны или расположение одного или нескольких корпусов относительно друг друга внутри одного или нескольких устройств.
Не имеющие ограничительного характера подробности будут изложены ниже в качестве примера, а не ограничения.
Все еще ссылаясь на фиг. 1А и представленный в качестве не имеющего ограничительного характера пример в не имеющем ограничительного характера варианте осуществления устройства 10 пассивного управления реактивностью содержит приводящий материал 12, реагирующий на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления. Устройство 10 управления реактивностью также содержит материал 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, который отличается от приводящего материала 12. Часть материала 14, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала 12, а материал 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, выполнен с возможностью перемещения приводящим материалом 12 в и из выбранной части активной зоны (не показана) ядерного реактора деления.
В некоторых вариантах осуществления приводящий материал 12 и часть материала 14, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, размещаются в резервуаре 16. Другая часть материала 14, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, размещается в резервуаре 18. Резервуар 16 и резервуар 18 соединяются посредством трубопровода 20, который также содержит часть материала 14, модифицирующего параметр поглощения нейтронов. Резервуар 18 соответственно располагается рядом с выбранной частью активной зоны (не показана) ядерного реактора деления, такой как активная область активной зоны ядерного реактора деления.
Следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления устройство может содержать несколько приводящих материалов 12, несколько материалов 14, модифицирующих параметр поглощения нейтронов, несколько резервуаров 16 и/или несколько резервуаров 18 при необходимости для конкретного применения. Следует понимать, что приводящий материал (материалы) 12, материал (материалы) 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, резервуар (резервуары) 16 и/или резервуар (резервуары) 18 могут иметь различные расположения относительно активного участка или области активной зоны ядерного реактора деления, так что достигается необходимый эффект реактивности.
Перемещение материала 14, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, внутри приспособления может быть осуществлено посредством расширения приводящего материала 12. В некоторых вариантах осуществления объем резервуара 16, который содержит приводящий материал 12, или резервуара 18, который содержит материал 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, может быть изменен, например, посредством выбора и/или конфигурации расширяющихся от тепла материалов или нескольких материалов с различными коэффициентами теплового расширения. В качестве не имеющих ограничительного характера примеров начальный объем резервуара 16 может изменяться вследствие изменений в температуре, следовательно, вталкивая или выталкивая приводящий материал 12 в или из резервуара 16. Подобные системы могут быть настроены для резервуара 18. Материалы могут быть выбраны для резервуара 16 и резервуара 18 таким образом, чтобы резервуар 16 и резервуар 18 расширялись с различными скоростями для заданного изменения в температуре. Дифференциальное изменение в расширении может быть использовано для изменения количества приводящего материала 12 или материала 14, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, в резервуаре 16 или резервуаре 18 или как в резервуаре 16, так и в резервуаре 18.
Материалы, содержащие приводящий материал 12 и материал 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, могут быть при необходимости выбраны для конкретного применения и могут частично зависеть от факторов, таких как без ограничения тип ядерного реактора деления и/или расположение внутри конкретного ядерного реактора деления. Например, и для наглядности, а не ограничения, устройства для использования в легководном реакторе (LWR) может быть сконструирована из сплавов, обычно используемых в LWR, таких как сплавы на основе циркония. В качестве следующего примера, представленного для наглядности, а не ограничения, устройства для использования в высокотемпературных реакторах, таких как реакторы с газовым охлаждением, могут быть сконструированы из керамических материалов, таких как оксиды металла, карбиды или нитриды, или огнеупорных материалов и сплавов, таких как рений, тантал или их сплавы.
В некоторых вариантах осуществления приводящий материал 12 может содержать газ. Газ соответственно может быть инертным (или относительно инертным) газом, таким как без ограничения N2 или CO2 (или их сочетанием). При необходимости газ может быть благородным газом, таким как без ограничения He, Xe, Kr, Ar, Ne или Rn (или их сочетанием). В вариантах осуществления, в которых материал 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, является жидкостью, приводящий материал может являться паром жидкости. Например, и для наглядности, а не ограничения, в вариантах осуществления, в которых материал 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, является жидким NH3, приводящий материал может являться газообразным NH3.
В некоторых вариантах осуществления приводящий материал 12 может содержать жидкость. Ссылаясь также на фиг. 1В, в устройстве 10А пассивного управления реактивностью приводящий материал 12 содержит жидкость. В некоторых вариантах осуществления материал 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит жидкость, которая является несмешиваемой с приводящим материалом 12. В таких вариантах приводящий материал 12 и материал 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, имеют различные плотности. В некоторых случаях приводящий материал 12 может иметь более высокую плотность, чем материал 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, а в некоторых других случаях приводящий материал 12 может иметь более низкую плотность, чем материал 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов.
Приводящий материал 12 и часть материала 14, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, размещаются в резервуаре 16А, и резервуар 16А и резервуар 18 соединяются посредством трубопровода 20А, который также содержит часть материала 14, модифицирующего параметр поглощения нейтронов. Все остальные подробности устройства 10А подобны тем, которые относятся к устройству 10 (фиг. 1А), и не будут повторяться.
Следует понимать, что любые несмешиваемые жидкости могут быть выбраны для приводящего материала 12 и материала 14, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, при необходимости для конкретного применения. Жидкость для материала 14, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, в устройстве 10А, размещенном в LWR, соответственно может быть легкоплавким жидким металлом или водным или органическим раствором, таким как борированная вода. Дополнительные факторы, которые могут также способствовать определению пригодности несмешиваемых жидкостей для использования в качестве приводящего материала 12 и материала 14, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, могут также включать ограничения по температуре и/или давлению, свойства нейтронной инертности жидкости, выбранной для приводящего материала 12, химическую реакцию между жидкостями, выбранными для приводящего материала 12 и материала 14, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, и способность материала 14, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, модифицировать параметры поглощения нейтронов. В данном контексте несмешиваемые жидкости, такие как водные растворы, масло, органические растворы и жидкие металлы, могут быть выбраны при необходимости для конкретного применения.
В некоторых вариантах осуществления и теперь со ссылкой на фиг. 1А и 1C приводящий материал 12 может содержать твердый материал. В некоторых вариантах осуществления (как показано па фиг. 1А) твердый приводящий материал 12 и часть материала 14, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, размещаются в резервуаре 16. В некоторых из этих вариантов осуществления тепловое расширение или сжатие твердого приводящего материала 12 может непосредственно перемещать материал 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов. В некоторых из этих вариантов осуществления тепловое расширение или сжатие твердого приводящего материала 12 может изменять геометрию резервуара 16, следовательно, перемещая материал 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов. Все остальные подробности были описаны выше и не будут повторяться.
В некоторых других вариантах осуществления (как показано на фиг. 1C) в устройстве 10В пассивного управления реактивностью твердый приводящий материал 12 не предоставляется в резервуаре (но может быть предоставлен в резервуаре при необходимости). Часть материала 14, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью твердого приводящего материала 12, например, в трубопроводе 20В. В некоторых из этих вариантов осуществления тепловое расширение или сжатие твердого приводящего материала 12 может непосредственно перемещать материал 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов. Все остальные подробности устройства 10В подобны тем, что относятся к устройстве 10 (фиг. 1А), и не будут повторяться.
В вариантах осуществления, в которых приводящий материал 12 является твердым материалом, твердый материал может быть выбран при необходимости для конкретного применения. Например, критерии пригодности могут включать свойства теплового расширения, нейтронную инертность, коррозийные свойства, химическую инертность, восприимчивость к радиационному повреждению и тому подобное. В качестве не имеющих ограничительного характера примеров подходящие твердые материалы могут включать ферритную мартенситную сталь (такую как НТ9 и D9) и/или циркониевый сплав.
Ссылаясь теперь на фиг. 1А, 1В и 1C тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления может иметь одну или несколько температур, таких как температура охладителя реактора, температура пара охладителя реактора и/или температура топлива. Тепловая энергия с устройств проводится в приводящий материал 12, следовательно, вызывая тепловое расширение или сжатие приводящего материала 12. Кроме того, косвенные измерения физической температуры и соответственно теплового рабочего параметра ядерного реактора деления включают поток нейтронов, поток бета-излучения, поток гамма-излучения и поток нейтрино. Эти параметры потока пропорциональны температуре физического материала в активной зоне (не показана) реактора или изменения в этих параметрах потока могут указывать на изменение теплового параметра.
Следует понимать, что параметр поглощения нейтронов, который модифицируется материалом 14, модифицирующим параметр поглощения нейтронов, включает среднее макроскопическое сечение поглощения реактора. Как известно, сечение поглощения первоначально устанавливается для каждого изотопа для заданного спектра активной зоны реактора. Использование среднего значения учитывает изменения физической величины материала 14, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, перемещающегося в и из активной зоны. Среднее макроскопическое сечение поглощения реактора соответственно является средним нейтронным сечением тепловыделяющей сборки, средним сечением материала управления, локальным средним сечением, средним сечением охладителя и тому подобным. Среднее макроскопическое сечение поглощения реактора является измерением сечения, которое включает плотность атомного числа. Другими словами, среднее макроскопическое сечение поглощения реактора может быть рассмотрено в качестве «локального» или «глобального» макроскопического сечения.
В некоторых вариантах осуществления материал 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, может включать поглотитель нейтронов. Любой поглотитель нейтронов может быть выбран при необходимости для конкретного применения. Лишь в качестве примера, а не ограничения, поглотитель нейтронов соответственно может включать одно любое или несколько из следующего: In, Li-6, Eu, Ag, Dy, B, Hf, Gd, Pm, Cd, Sm, их бинарных сочетаний и их эвтектических сочетаний. В некоторых вариантах осуществления поглотитель нейтронов соответственно может быть оставлен в жидкости-носителе. Подходящие жидкости-носители могут включать жидкости на водной основе, жидкие металлы и органические жидкости (и могут быть подвержены одному или нескольким ограничениям, описанным выше, если приводящий материал 12 является несмешиваемой жидкостью).
В некоторых вариантах осуществления, в которых материал 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит поглотитель нейтронов, и теперь со ссылкой на фиг. 1А поглотитель нейтронов может содержать топливный материал для ядерного деления. Конструкция устройства 10 пассивного управления реактивностью аналогична вышеописанной. Однако в этих вариантах осуществления резервуар 16 соответственно размещается рядом с выбранной частью активной зоны (не показана) ядерного реактора деления, такой как активная область активной зоны ядерного реактора деления. Соответственно во время переходных помех по цепи питания, при которых питание в активной области активной зоны реактора увеличивается, отклик в их сторону со стороны приводящего материала 12 перемещает топливный материал для ядерного деления (который является материалом 14, модифицирующим параметр поглощения нейтронов) из активной области активной зоны реактора. В этих вариантах осуществления топливный материал для ядерного деления может включать один любой или несколько подходящих топливных материалов для ядерного деления, таких как без ограничения U, растворимый в Pb, U-Fe, U-Mn, Pu-Mn, U-Cr, Pu-Cr, эвтектика Pu-Fe и/или эвтектика Pu-Mg.
Ссылаясь теперь на фиг. 1А, 1В и 1C в некоторых вариантах осуществления параметр поглощения нейтронов, который модифицируется материалом 14, модифицирующим параметр поглощения нейтронов, включает спектр нейтронов. В таких вариантах осуществления материал 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит замедлитель. Следует понимать, что локальное введение или извлечение замедлителя ослабляет или укрепляет спектр нейтронов и приводит к большей или меньшей скорости поглощений в любом из воспроизводящих материалов, продуктов деления и структур и соответственно снижает или увеличивает плотность нейтронов поблизости введенного замедлителя. Подходящие замедлители включают одно любое или несколько из следующего: Li-7, C, SiC, водородосодержащего материала, воды, аммиака, ацетона, гибрида металла, дейтерида металла, суспензии углерода в воде и суспензии SiC в воде.
Все еще ссылаясь на фиг. 1А, 1 В и 1C в некоторых вариантах осуществления влияние скорости может быть адаптировано с учетом конструкции реактора ядерного реактора, так что изменения реактивности, установленные устройствами, возникают быстрее или медленнее для заданного реактора. Эта цель может быть достигнута в некоторых вариантах осуществления путем помещения материалов с известными тепловыми сопротивлениями в различных местоположениях на или в устройстве для улучшения (или иного воздействия) теплопередачи на приводящий материал 12. В некоторых реакторах, которые имеют низкую тепловую инерцию, необходимым может являться осуществление более быстрой теплопередачи на устройства для препятствования быстрым изменениям температуры в активной зоне реактора. Противоположное действие может являться необходимым для реакторов с большим количеством тепловой инерции, таких как большие бассейновые ядерные реакторы деления.
В различных вариантах осуществления необходимым может являться передача тепловой энергии на устройства посредством проводимости, конвекции или теплопередачи излучением. В случае проводимости твердый материал с необходимыми свойствами теплопередачи может быть размещен для воздействия на скорость теплопередачи между тепловыделяющей областью активной зоны реактора и приводящим материалом 12. Тепловые жидкости могут быть также использованы для улучшения теплопередачи с тепловыделяющих областей на приводящий материал 12. Такой тепловой жидкостью может являться жидкий металл, такой как натрий, который может быть направлен посредством перепадов давления и физического канала (каналов) потока на устройства.
Теплопередача излучением может передавать тепловую энергию на приводящий материал 12, материал 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, и/или связанную структуру устройств. Гамма-излучение или нейтронное излучение, излучаемое из активной области ядерного реактора деления, может сохранять энергию внутри устройств без или в дополнение к проводимости или конвекции между активной областью активной зоны реактора и устройства. Материалы, такие как металлическая вата или пена, которые ослабляют такое излучение, могут быть размещены внутри устройств. Эти материалы затем могут поглотить энергию излучения и вызвать эффекты теплового расширения напрямую, например, посредством нагрева излучением приводящего материала 12 или материала 14, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, или косвенно, например, посредством нагрева излучением структуры устройства или резервуаров 16 и/или 18, которые затем передают тепло посредством конвекции или проводимости на приводящий материал 12 и/или материал 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов.
В некоторых вариантах осуществления материалы могут быть помещены внутри устройства, так что получается необходимое ослабление излучения. Например, вольфрамовая вата может быть помещена внутри приводящего материала 12 для ослабления гамма-излучения, следовательно, производя улучшенный гамма-нагрев внутри устройства и обеспечивая достижение быстрого отклика на увеличение мощности. Как известно, вольфрам имеет высокую плотность и небольшую удельную теплоемкость, а вольфрамовая вата с низкой плотностью имеет большое соотношение поверхности к объему. Соответственно небольшой объем вольфрама может привести к быстрой теплопередаче от нагретой ваты на приводящий материал 12. Более того, нагрев вольфрамовой ваты быстро осуществляется от гамма-нагрева; следовательно, общая задержка в отклике при нагреве является очень небольшой. Другие материалы могут быть использованы при необходимости для конкретного применения, такие как без ограничения: стекловата или керамическая вата; борированное стекло; и/или нити керамического материала, такого как карбид кремния. Поглотители нейтронов, такие как бор, могут быть также использованы для производства подобных эффектов. В некоторых случаях необходимым может являться использование материалов, практически прозрачных для излучения, (например, циркония или железа), так что отклик устройства в меньшей степени зависит от среды излучения и в большей степени зависит от среды проводящей и конвекционной теплопередачи. Исходя из этого в некоторых вариантах осуществления материал с большим атомным номером может быть распределен в приводящем материале 12. В этих случаях материал с большим атомным номером может включать один любой или несколько материалов, таких как вольфрамовая вата, Ta, Au, Ag, Re и/или Os.
Дополнительные варианты осуществления устройства пассивного управления реактивностью будут описаны для наглядности, а не ограничения. В варианте осуществления и теперь со ссылкой на фиг. 2А и в качестве общего представления описывается устройство 50 пассивного управления реактивностью. Устройство 50 может быть реализовано в ядерных реакторах деления, которые взаимодействуют с реактивной способностью пустот натриевого теплоносителя, таких как жидкометаллический быстрый реактор-размножитель с натриевым охлаждением и реактор бегущей волны с натриевым охлаждением.
Как известно, необходимо иметь отрицательный температурный коэффициент реактивности на всех рабочих температурах или даже ненормальных температурах (которые могут проявляться в аварийном состоянии). Также необходимо понимать, как коэффициенты реактивности изменяются с температурой. Самыми сильными нелинейными эффектами являются расширение натрия и эффект Доплера. Радиальное расширение также рассматривается в качестве нелинейного. Результатом этих эффектов является то, что при более высоких температурах температурный коэффициент реактивности становится более положительным. Эффект покидающего активную зону натрия предполагается в качестве линейного на единицу массы. Температурный коэффициент охладителя становится более положительным при более высоких температурах, поскольку каждый градус удаляет большую часть натрия, чем предыдущий градус. Общим эффектом является усиление приблизительно в 10% от рабочих температур до кипения.
Для наглядности, а не ограничения, варианты осуществления устройства 50 пассивного управления реактивностью содержат резервуар 56 и резервуар 58, который расположен на расстоянии от резервуара 56. Трубопровод 60 размещен между резервуаром 56 и резервуаром 58. Приводящий материал 12 размещается в резервуаре 56 и приводящий материал 12 реагирует на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления. Материал 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, размещается в резервуаре 56. Материал 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, отличается от приводящего материала 12. Часть материала 14, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала 12. Материал 14, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, выполнен с возможностью перемещения посредством приводящего материала 12 между резервуаром 56 и резервуаром 58.
Устройство 50 может пассивно управлять реактивностью и/или усиливать отрицательный температурный коэффициент путем: a) перемещения материала 14, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, в или из области с активной зоны с высокой реактивной способностью; b) перемещения замедлителя нейтронов в или из области активной зоны; и/или c) удаления топливного материала для ядерного деления из активной зоны.
Пояснительные подробности вариантов осуществления устройства 50 пассивного управления реактивностью теперь будут описаны для наглядности.
В некоторых вариантах осуществления резервуар 58 размещается в выбранной части активной зоны ядерного реактора деления, такой как активная область активной зоны реактора. Резервуар 58 размещается в активной области активной зоны реактора в вариантах осуществления устройства 50 пассивного управления реактивностью, в которых реактивность пассивно управляется и/или отрицательный температурный коэффициент усиливается путем: a) перемещения материала 14, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, в или из области с высокой реактивной способностью активной зоны; и/или b) перемещения замедлителя нейтронов в или из области активной зоны. В других вариантах осуществления устройства 50 пассивного управления реактивностью, в которых реактивность пассивно управляется и/или отрицательный температурный коэффициент усиливается путем удаления топливного материала для ядерного деления из активной зоны, резервуар 56 размещается в активной области активной зоны реактора.
В некоторых вариантах осуществления при необходимости один или несколько элементов 62 могут быть размещены в резервуаре 58. В таких вариантах осуществления элементы 62 выступают в роли «предотвращающий разбрызгивание лопастей», которые устанавливаются для устранения эффекта свободно переливающейся жидкости в резервуаре 58.
В некоторых вариантах осуществления резервуар 56 содержит часть 64, часть 66, расположенную на расстоянии от части 64, и трубопровод 68, размещенный между частью 64 и частью 66. Резервуар 58 размещается между частью 64 и частью 66. Приводящий материал 12 может быть размещен в части 64, части 66 и трубопроводе 68.
Все остальные подробности относительно приводящего материала 12 и материала 14, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, являются подобными тем, что были изложены выше относительно других вариантов осуществления устройств (фиг. 1А-1С). Эти подробности включаются посредством этой ссылки и для понимания не будут повторяться.
Дополнительно ссылаясь на фиг. 2В в некоторых вариантах осуществления устройство 50 пассивного управления реактивностью может быть размещено в корпусе 70. Структурные материалы для устройства 50 пассивного управления реактивностью и корпуса 70 могут быть выбраны при необходимости для конкретного применения и могут частично зависеть от факторов, таких как без ограничения тип ядерного реактора деления и/или расположение внутри конкретного ядерного реактора деления. Например, и для наглядности, а не ограничения, устройство 50 пассивного управления реактивностью и корпус 70 для использования в легководном реакторе (LWR) могут быть сконструированы из сплавов, обычно используемых в LWR, таких как сплавы на основе циркония. В качестве следующего примера, представленного для наглядности, а не ограничения, устройство 50 пассивного управления реактивностью и корпус 70 для использования в высокотемпературных реакторах, таких как реакторы с газовым охлаждением, могут быть сконструированы из керамических материалов, таких как оксиды металла, карбиды или нитриды, или огнеупорных материалов и сплавов, таких как рений, тантал или их сплавы. Следует понимать, что любое из устройств 10, 10А и/или 10В (фиг. 1А, 1В и 1C) пассивного управления реактивностью может быть размещено в корпусе 70 как необходимо для конкретного применения.
Дополнительно ссылаясь на фиг. 2В в некоторых вариантах осуществления пояснительное устройство 80 управления реактивностью содержит один или несколько элементов 82 поглотителя нейтронов, таких как без ограничения управляющие стержни или предохранительные стержни, и одно или несколько устройств 50 пассивного управления реактивностью, размещенных в неподвижном пространственном расположении относительно элемента (элементов) 82 поглотителя нейтронов. Например, элемент (элементы) 82 поглотителя нейтронов и устройство (устройства) 50 пассивного управления реактивностью могут быть размещены в корпусе 84, таком как без ограничения труба. Приводной механизм (не показан на фиг. 2С) может быть функционально соединен с элементом (элементами) 82 поглотителя нейтронов. Следует понимать, что любое из устройств 10, 10А и/или 10С (фиг. 1А, 1В и 1C) пассивного управления реактивностью может быть включено в устройство 80 пассивного управления реактивностью при необходимости для конкретного применения. Подробности относительно устройств 10, 10А, 10В (фиг. 1А, 1В и 1C) и 50 (фиг. 2А) пассивного управления реактивностью, изложенные выше, включаются посредством этой ссылки и для понимания не будут повторяться.
Дополнительно ссылаясь на фиг. 3 в некоторых вариантах осуществления пояснительный ядерный реактор 90 деления содержит бак 92 реактора. Активная зона 94 реактора размещается в баке 92 реактора. Активная зона 94 реактора содержит одну или несколько тепловыделяющих сборок 96 ядерного деления. Ядерный реактор 90 деления также содержит систему 98 охлаждения реактора, которая функционально соединяется с активной зоной 94 реактора. Теплоотвод 100 функционально соединяется с активной зоной 94 реактора и системой 98 охлаждения реактора. Теплоотвод 100 передает тепло от охладителя реактора, выводя его из активной зоны 94 реактора на любое необходимое приспособление преобразования энергии, преобразовывает тепло от охладителя реактора для работы, такой как генерирование электричества, и/или движущая сила, и возвращает охлажденный охладитель реактора в систему 98 охлаждения реактора. Как известно, теплоотвод 100 может содержать без ограничения один или несколько промежуточных теплообменников в контексте реактора с жидкометаллическим охлаждением, один или несколько парогенераторов и связанных конденсаторов, одну или несколько газовых турбин для генерирования электричества и/или движущей силы, одну или несколько газовых турбин в контексте реактора с газовым охлаждением и/или тому подобное. Следует понимать, что ядерный реактор 90 деления может включать абсолютно любой тип ядерного реактора деления. Ограничения относительно типа ядерного реактора деления не предназначены и не предполагаются. Представленные для наглядности, а не ограничения, не имеющие ограничительного характера примеры ядерного реактора 90 деления могут включать реактор спектра тепловых нейтронов, реактор спектра быстрых нейтронов, реактор-размножитель, реактор бегущей волны (размножения и выгорания), реактор с газовым охлаждением, реактор с жидкометаллическим охлаждением, реактор с водяным охлаждением (такой как реактор с водой под давлением и/или реактор с кипящей водой), бассейновый реактор или реактор петлевого типа.
Ядерный реактор 90 деления содержит одно или несколько устройств 80 управления реактивностью. Как было описано выше, устройство (устройства) 80 управления реактивностью содержит один или несколько элементов 82 поглотителя нейтронов, таких как без ограничения управляющие стержни или предохранительные стержни, и одно или несколько устройств 50 пассивного управления реактивностью, размещенных в неподвижном пространственном расположении относительно элемента (элементов) 82 поглотителя нейтронов. Как также было описано выше, следует понимать, что любое из устройств 10, 10А и/или 10С (фиг. 1А, 1В и 1C) пассивного управления реактивностью может быть включено в устройство 80 пассивного управления реактивностью при необходимости для конкретного применения. Один или несколько приводных механизмов 102 могут быть функционально соединены с элементом (элементами) 82 поглотителя нейтронов при необходимости. Приводной механизм (механизмы) 102 функционально соединяется с системой 104 управления реактивностью для управления введением и/или извлечением элемента (элементов) 82 поглотителя нейтронов приводным механизмом 102.
Пояснительные способы
Теперь, когда пояснительные варианты осуществления устройств пассивного управления реактивностью, устройств управления реактивностью и ядерных реакторов деления были обсуждены, пояснительные способы будут обсуждены посредством не имеющих ограничительного характера примеров. Варианты осуществления способов могут быть использованы совместно с вариантами осуществления устройства 10, 10А, 10В и 50 и ядерного реактора 90 деления. Подробности относительно устройства 10, 10А, 10В и 50 и ядерного реактора 90 деления, изложенные выше, включаются посредством этой ссылки и для понимания вариантов осуществления пояснительных способов не будут повторяться.
Далее приведен ряд блок-схем, на которых изображены реализации. Для простоты понимания блок-схемы устроены таким образом, что начальные блок-схемы представляют реализации посредством показательной реализации, а затем следующие блок-схемы представляют альтернативные реализации и/или расширения начальной блок-схемы (блок-схем), поскольку операции субкомпонента или операции дополнительного компонента основаны на одной или нескольких представленных ранее блок-схемах. Специалистам в данной области техники будет понятно, что стиль представления, используемый в данной заявке (например, начиная с представления блок-схемы (блок-схем), представляющей показательную реализацию, а затем предоставляя дополнения и/или дополнительные подробности в последующих блок-схемах), обычно обеспечивает быстрое и легкое понимание различных реализации процесса. Кроме того, специалистам в данной области техники также будет понятно, что стиль представления, используемый в данной заявке, также хорошо поддается парадигмам проектирования модульных программ и/или объектно-ориентированных программ.
Ссылаясь теперь на фиг. 4А предоставляется пояснительный способ 400 для управления реактивностью в ядерном реакторе деления. Способ 400 начинается с блока 402. В блоке 404 осуществляется работа ядерного реактора деления и ядерный реактор деления имеет по меньшей мере один тепловой рабочий параметр. В блоке 406 объем приводящего материала изменяется в ответ на по меньшей мере один тепловой рабочий параметр. В блоке 408 материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, перемещается посредством приводящего материала в или из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, отличается от приводящего материала, при этом часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала. Способ 400 завершается на блоке 410.
Дополнительно ссылаясь на фиг. 4В в некоторых вариантах осуществления в блоке 412 параметр поглощения нейтронов может быть модифицирован в выбранной части активной зоны ядерного реактора деления в ответ на перемещение материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, посредством приводящего материала в или из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления.
В некоторых вариантах осуществления тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления может включать по меньшей мере одну температуру, выбранную из температуры охладителя реактора, температуры пара охладителя реактора и температуры топлива. В некоторых вариантах осуществления тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления может включать по меньшей мере один ноток, выбранный из потока нейтронов, потока бета-излучения, потока гамма-излучения и потока нейтрино.
В некоторых вариантах осуществления приводящий материал может включать материал с большим атомным номером, распределенный в нем. В таких вариантах осуществления и дополнительно со ссылкой на фиг. 4С изменение объема приводящего материала, реагирующего на тепловой рабочий параметр, в блоке 406 может включать нагрев материала с большим атомным номером, распределенного в приводящем материале, реагирующем на по меньшей мере один поток в блоке 414.
В некоторых вариантах осуществления материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, может содержать замедлитель. В таких вариантах осуществления и дополнительно со ссылкой на фиг. 4D в блоке 416 спектр нейтронов может быть изменен в выбранной части активной зоны в ответ на перемещение замедлителя посредством приводящего материала в или из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления.
Ссылаясь теперь на фиг. 5А предоставляется пояснительный способ 500 для создания устройства пассивного управления реактивностью. Способ 500 начинается с блока 502. В блоке 504 создается первый резервуар. В блоке 506 создается второй резервуар, расположенный на расстоянии от первого резервуара. В блоке 508 первый трубопровод размещается между первым резервуаром и вторым резервуаром. В блоке 510 приводящий материал размещается в первом резервуаре, при этом приводящий материал реагирует на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления. В блоке 512 материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, размещается в первом резервуаре, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, отличается от приводящего материала, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, размещается в первом резервуаре, часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, выполнен с возможностью перемещения посредством приводящего материала между первым резервуаром и вторым резервуаром. Способ 500 завершается на блоке 514.
Дополнительно ссылаясь на фиг. 5В в некоторых вариантах осуществления в блоке 516 несколько элементов могут быть размещены во втором резервуаре, при этом несколько элементов устанавливаются для устранения эффекта свободно переливающейся жидкости во втором резервуаре.
В некоторых вариантах осуществления и дополнительно со ссылкой на фиг. 5С создание первого резервуара в блоке 504 может включать создание первой части первого резервуара в блоке 518, создание второй части первого резервуара, которая располагается на расстоянии от первой части первого резервуара в блоке 520, при этом второй резервуар размещается между первой частью первого резервуара и второй частью первого резервуара, и размещение второго трубопровода между первой частью первого резервуара и второй частью первого резервуара в блоке 522.
В некоторых вариантах и дополнительно со ссылкой на фиг. 5D размещение приводящего материала в первом резервуаре в блоке 510 может включать размещение приводящего материала в первой части первого резервуара, второй части первого резервуара и втором трубопроводе в блоке 524.
Ссылаясь теперь на фиг. 6А предоставляется пояснительный способ 600 для создания устройства управления реактивностью. Способ 600 начинается с блока 602. В блоке 604 предоставляется по меньшей мере один элемент поглотителя нейтронов. В блоке 606 по меньшей мере одно устройство пассивного управления реактивностью размещается в неподвижном пространственном расположении относительно по меньшей мере одного элемента поглотителя нейтронов, при этом устройство пассивного управления реактивностью содержит приводящий материал, реагирующий на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления, и материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, который отличается от приводящего материала, при этом часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, выполнен с возможностью перемещения посредством приводящего материала в и из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления. Способ 600 завершается на блоке 608.
Дополнительно ссылаясь на фиг. 6В в некоторых вариантах осуществления в блоке 610 по меньшей мере один элемент поглотителя нейтронов и по меньшей мере одно устройство пассивного управления реактивностью могут быть размещены в корпусе.
Дополнительно ссылаясь на фиг. 6С в некоторых вариантах осуществления в блоке 612 приводной механизм может быть функционально соединен по меньшей мере с одним элементом поглотителя нейтронов.
Все вышеупомянутые патенты США, публикации заявок на патенты, заявки на патенты США, иностранные патенты, иностранные заявки на патенты и непатентные публикации, упомянутые в этом описании и/или которые перечислены в любой инструкции по применению изделия, включаются в данную заявку посредством ссылки при условии, что посредством этого они не противоречат друг другу.
В отношении использования главным образом любых терминов в единственном и/или множественном числе в данной заявке специалисты в данной области техники могут преобразовать из множественной в единственную форму и/или из единственной во множественную форму в том виде, который соответствует контексту и/или приложению. Различные перестановки единственной/множественной формы специально не изложены в данной заявке для ясности.
Описанный в данной заявке предмет обсуждения иногда иллюстрирует различные компоненты, которые содержатся в нем или соединяются с другими различными компонентами. Следует понимать, что такие изображенные конструкции являются лишь показательными и, что фактически могут быть реализованы многие другие конструкции, которые достигают подобной функциональности. В концептуальном смысле любое расположение компонентов для достижения подобной функциональности является эффективно «связанным», так что достигается необходимая функциональность. Следовательно, любые два компонента в данной заявке, объединенные для достижения конкретной функциональности, могут быть рассмотрены в качестве «связанных» друг с другом, так что достигается необходимая функциональность, независимо от конструкций или добавочных компонентов. Также любые два компонента, связанные подобным образом, могут также быть рассмотрены в качестве «функционально соединенных» или «функционально связанных» друг с другом для достижения необходимой функциональности и любые два компонента, которые могут быть соединены, могут также быть рассмотрены в качестве компонентов «с возможностью функционального соединения» друг с другом для достижения необходимой функциональности. Конкретные примеры компонентов с возможностью функционального соединения включают без ограничения физически сочетаемые и/или физически взаимодействующие компоненты, и/или с возможностью беспроводного взаимодействия и/или взаимодействующие беспроводным путем компоненты, и/или логически взаимодействующие и/или с возможностью логического взаимодействия компоненты.
В некоторых примерах один или несколько компонентов могут быть рассмотрены в данной заявке в качестве «сконфигурированных на», «сконфигурированных посредством», «конфигурируемых на», «с возможностью работы/работающих», «приспособленных/приспосабливаемых», «способных к», «с возможностью соответствия/соответствующих» и т.д. Специалисты в данной области техники придут к выводу, что такие термины (например, «сконфигурированный на») могут в общем включать компоненты активного состояния и/или компоненты неактивного состояния и/или компоненты в состоянии ожидания, если иное не следует из контекста.
Несмотря на то, что были показаны и описаны конкретные аспекты настоящего предмета обсуждения, описанного в данной заявке, специалистам в данной области техники на основе изложенных в данной заявке идей будет понятно, что изменения и модификации могут быть осуществлены без отступления от предмета обсуждения, описанного в данной заявке, и его расширенных аспектов и, следовательно, прилагаемая формула изобретения должны в рамках их объема охватывать все такие изменения и модификации, которые находятся в рамках истинной сущности и объема предмета обсуждения, описанного в данной заявке. Специалистам в данной области техники будет понятно, что в общем термины, использованные в данной заявке и особенно в прилагаемой формуле изобретения (например, состав прилагаемой формулы изобретения), обычно предполагаются в качестве «открытых» терминов (например, термин «содержащий» должен интерпретироваться в качестве «содержащий без ограничения», термин «имеющий» должен интерпретироваться в качестве «имеющий по меньшей мере», термин «содержит» должен интерпретироваться в качестве «содержит без ограничения» и т.д.). Специалистам в данной области техники также будет понятно, что, если заявляется конкретное количество перечислений представленных пунктов формулы изобретения, то такая цель будет подробно изложена в формуле изобретения и в отсутствии такого перечисления такая цель не представляется. Например, для лучшего понимания следующая прилагаемая формула изобретения может содержать использование вступительных фраз «по меньшей мере один» и «один или несколько» для представления перечислений пунктов формулы изобретения. Однако использование таких фраз не должно подразумевать, что представление перечисления пунктов формулы изобретения посредством форм единственного числа ограничивает какой-либо конкретный пункт формулы изобретения, содержащий такое представленное перечисление пунктов формулы изобретения, пунктами изобретения, содержащими лишь одно такое перечисление, даже если подобный пункт формулы изобретения включает вступительные фразы «один или несколько» или «по меньшей мере один» и формы единственного числа (например, формы единственного числа должны как правило интерпретироваться как означающие «по меньшей мере один» или «один или несколько»); то же самое является справедливым при использовании форм единственного числа, используемых для представления перечислений пунктов формулы изобретения. Кроме того, даже если осуществляется прямое изложение конкретного количества перечислений представленной формулы изобретения, то специалисты в данной области техники поймут, что такое перечисление должно как правило интерпретироваться в качестве по меньшей мере изложенного количества (например, простое перечисление «двух перечислений» без других модификаторов обычно означает по меньшей мере два перечисления или два или более перечислений). Более того, в тех примерах, где используется условный аналог «по меньшей мере один из A, B и C и т.д.», как правило такая конструкция предполагается в том смысле, что специалистам в данной области техники будет понятно условие (например, «система, которая содержит по меньшей мере один из A, B и C и т.д.» будет включать без ограничения системы, которые содержат отдельно A, отдельно B, отдельно C, вместе A и B, вместе A и C, вместе B и C и/или вместе A, B и C и т.д.). В тех примерах, где используется условный аналог «по меньшей мере один из A, B или C и т.д.», как правило такая конструкция предполагается в том смысле, что специалистам в данной области техники будет понятно условие (например, «система, которая содержит по меньшей мере один из A, B или C» будет включать без ограничения системы, которые содержат отдельно A, отдельно B, отдельно C, вместе A и B, вместе A и C, вместе B и C и/или вместе A, B и C и т.д.). Специалистам в данной области техники также будет понятно, что практически любое альтернативное слово и/или фраза, представляющая два или более альтернативных термина, независимо от того, приведена она в описании, формуле изобретения или графических материалах, должна пониматься в качестве рассмотрения возможностей включения одного из терминов, любого термина или обоих терминов, только если в контексте не обусловлено иное. Например, фраза «A или B» должна пониматься в качестве включения возможностей «A» или «B» или «A и B».
В отношении прилагаемой формулы изобретения специалистам в данной области техники будет понятно, что изложенные в данной заявке операции могут быть выполнены в любом порядке. Также, несмотря на то, что различные технологические схемы представлены в последовательности (последовательностях), следует понимать, что различные операции могут выполняться в порядке, который отличается от показанного, или могут выполняться параллельно. Примеры таких чередующихся порядков появления могут включать перекрывающиеся, перемежающиеся, прерывающиеся, перестраивающиеся, поэтапные, подготовительные, дополнительные, одновременные, противоположные или другие различные порядки появления, только если в контексте не обусловлено иное. В отношении контекста даже такие термины, как «соответствующий», «относящийся» или другие причастия прошедшего времени обычно не предназначены для исключения таких вариаций, только если в контексте не обусловлено иное.
Специалистами в данной области техники будет понятно, что вышеизложенные конкретные примерные процессы и/или приспособления и/или технологии являются характерными для более общих процессов и/или приспособлений и/или технологий, изложенных где-либо еще в данной заявке, например, в формуле изобретения, представленной посредством этого, и/или где-либо еще в настоящей заявке.
Несмотря на то, что различные аспекты и варианты осуществления были раскрыты в данной заявке, другие аспекты и варианты осуществления будут понятны специалистам в данной области техники. Различные аспекты и варианты осуществления, раскрытые в данной заявке, предназначены в целях иллюстрации и не предназначены для ограничения вместе с истинной сущностью и объемом, указанными в формуле изобретения.
Аспекты предмета обсуждения, описанного в данной заявке, подаются в следующих пронумерованных пунктах:
1. Устройство пассивного управления реактивностью, содержащее:
приводящий материал, реагирующий на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления; и
материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, который отличается от приводящего материала, при этом часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, выполнен с возможностью перемещения посредством приводящего материала в и из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления.
2. Устройство по п. 1, где приводящий материал содержит газ.
3. Устройство по п. 2, где газ содержит по меньшей мере один газ, выбранный из He, Xe, Kr, Ar, Ne, Rn, N2, CO2 и NH3.
4. Устройство по п. 1, где приводящий материал содержит жидкость.
5. Устройство по п. 4, где материал,
модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит жидкость, которая является несмешиваемой с приводящим материалом.
6. Устройство по п. 1, где приводящий материал содержит твердый материал.
7. Устройство по п. 6, где твердый материал содержит по меньшей мере один твердый материал, выбранный из ферритной мартенситной стали и циркониевого сплава.
8. Устройство по п. 1, где тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления включает по меньшей мере одну температуру, выбранную из температуры охладителя реактора, температуры пара охладителя реактора и температуры топлива.
9. Устройство по п. 1, где тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления включает по меньшей мере один поток, выбранный из потока нейтронов, потока бета-излучения, потока гамма-излучения и потока нейтрино.
10. Устройство по п. 1, где параметр поглощения нейтронов, который модифицируется материалом, модифицирующим параметр поглощения нейтронов, включает среднее макроскопическое сечение поглощения реактора.
11. Устройство по п. 1, где материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит поглотитель нейтронов.
12. Устройство по п. 1, где поглотитель нейтронов содержит по меньшей мере один поглотитель нейтронов, выбранный из In, Li-6, Eu, Ag, Dy, B, Hf, Gd, Pm, Cd, Sm, их бинарных сочетаний и их эвтектических сочетаний.
13. Устройство по п. 11, где поглотитель нейтронов содержит топливный материал для ядерного деления.
14. Устройство по п. 13, где топливный материал для ядерного деления содержит по меньшей мере один топливный материал для ядерного деления, выбранный из U, растворимого в Pb, U-Fe, U-Mn, Pu-Mn, U-Cr, Pu-Cr, эвтектика Pu-Fe и эвтектика Pu-Mg.
15. Устройство по п. 1, где параметр поглощения
нейтронов, который модифицируется материалом, модифицирующим параметр поглощения нейтронов, включает спектр нейтронов.
16. Устройство по п. 15, где материал,
модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит замедлитель.
17. Устройство по п. 16, где замедлитель содержит по меньшей мере один замедлитель, выбранный из Li-7, С, SiC, водородосодержащего материала, воды, аммиака, ацетона, гибрида металла, дейтерида металла, суспензии углерода в воде и суспензии SiC в воде.
18. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее материал с большим атомным номером, распределенный в приводящем материале.
19. Устройство по п. 18, где материал с большим атомным номером содержит по меньшей мере один материал, выбранный из вольфрамовой ваты, Ta, Au, Ag, Re и Os.
20. Устройство по п. 1, где
приводящий материал имеет первую плотность;
материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, имеет вторую плотность, отличную от первой плотности; и
приводящий материал является несмешиваемым с материалом, модифицирующим параметр поглощения нейтронов.
21. Устройство по п. 20, где вторая плотность выше первой плотности.
22. Устройство по п. 20, где первая плотность выше второй плотности.
23. Устройство пассивного управления реактивностью, содержащее:
первый резервуар;
второй резервуар, расположенный на расстоянии от первого резервуара;
первый трубопровод, размещенный между первым резервуаром и вторым резервуаром;
приводящий материал, размещенный в первом резервуаре, при этом приводящий материал реагирует на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления; и
материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, размещенный в первом резервуаре, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, отличается от приводящего материала, при этом материал, при этом часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала, материал, при этом модифицирующий параметр поглощения нейтронов выполнен с возможностью перемещения посредством приводящего материала между первым резервуаром и вторым резервуаром.
24. Устройство по п. 23, где второй резервуар размещается в выбранной части активной зоны ядерного реактора деления.
25. Устройство по п. 23, дополнительно содержащее несколько элементов, размещенных во втором резервуаре, при этом несколько элементов устанавливаются для устранения эффекта свободно переливающейся жидкости во втором резервуаре.
26. Устройство по п. 23, где первый резервуар содержит первую часть, вторую часть, расположенную на расстоянии от первой части, и второй трубопровод, размещенный между первой частью и второй частью, при этом второй резервуар размещается между первой частью и второй частью, при этом приводящий материал размещается в первой части, второй части и втором трубопроводе.
27. Устройство по п. 23, где приводящий материал содержит газ.
28. Устройство по п. 27, где газ содержит по меньшей мере один газ, выбранный из He, Xe, Kr, Ar, Ne, Rn, N2, CO2 и NH3.
29. Устройство по п. 23, где приводящий материал содержит жидкость.
30. Устройство по п. 29, где материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит жидкость, которая является несмешиваемой с приводящим материалом.
31. Устройство по п. 23, где приводящий материал содержит твердый материал.
32. Устройство по п. 31, где твердый материал содержит по меньшей мере один твердый материал, выбранный из ферритной мартенситной стали и циркониевого сплава.
33. Устройство по п. 23, где тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления включает по меньшей мере одну температуру, выбранную из температуры охладителя реактора, температуры пара охладителя реактора и температуры топлива.
34. Устройство по п. 23, где тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления включает по меньшей мере один поток, выбранный из потока нейтронов, потока бета-излучения, потока гамма-излучения и потока нейтрино.
35. Устройство по п. 23, где параметр поглощения нейтронов, который модифицируется материалом, модифицирующим параметр поглощения нейтронов, включает среднее макроскопическое сечение поглощения реактора.
36. Устройство по п. 23, где материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит поглотитель нейтронов.
37. Устройство по п. 36, где поглотитель нейтронов содержит по меньшей мере один поглотитель нейтронов, выбранный из In, Li-6, Eu, Ag, Dy, B, Hf, Gd, Pm, Cd, Sm, их бинарных сочетаний и их эвтектических сочетаний.
38. Устройство по п. 36, где поглотитель нейтронов содержит топливный материал для ядерного деления.
39. Устройство по п. 38, где топливный материал для ядерного деления содержит по меньшей мере один топливный материал для ядерного деления, выбранный из U, растворимого в Pb, U-Fe, U-Mn, Pu-Mn, U-Cr, Pu-Cr, эвтектика Pu-Fe и эвтектика Pu-Mg.
40. Устройство по п. 23, где параметр поглощения нейтронов, который модифицируется материалом, модифицирующим параметр поглощения нейтронов, включает спектр нейтронов.
41. Устройство по п. 40, где материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит замедлитель.
42. Устройство по п. 41, где замедлитель включает по меньшей мере один замедлитель, выбранный из Li-7, C, SiC, водородосодержащего материала, воды, аммиака, ацетона, гибрида металла, дейтерида металла, суспензии углерода в воде и суспензии SiC в воде.
43. Устройство по п. 23, дополнительно содержащее материал с большим атомным номером, распределенный в приводящем материале.
44. Устройство по п. 43, где материал с большим атомным номером содержит по меньшей мере один материал, выбранный из вольфрамовой ваты, Ta, Au, Ag, Re и Os.
45. Устройство по п. 23, где приводящий материал имеет первую плотность;
материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, имеет вторую плотность, отличную от первой плотности; и
приводящий материал является несмешиваемым с материалом, модифицирующим параметр поглощения нейтронов.
46. Устройство по п. 45, где вторая плотность выше первой плотности.
47. Устройство по п. 45, где первая плотность выше второй плотности.
48. Устройство управления реактивностью, содержащее:
по меньшей мере один элемент поглотителя нейтронов; и
по меньшей мере одно устройство пассивного управления реактивностью, размещенное в неподвижном пространственном расположении относительно по меньшей мере одного элемента поглотителя нейтронов, при этом устройство пассивного управления реактивностью содержит:
приводящий материал, реагирующий на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления; и
материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, который отличается от приводящего материала, при этом часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, выполнен с возможностью перемещения посредством приводящего материала в и из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления.
49. Устройство по п. 48, дополнительно содержащее корпус, по меньшей мере один элемент поглотителя нейтронов и по меньшей мере одно устройство пассивного управления реактивностью, размещенное в корпусе.
50. Устройство по п. 49, дополнительно содержащее приводной механизм, функционально соединенный по меньшей мере с одним элементом поглотителя нейтронов.
51. Устройство по п. 48, где приводящий материал содержит газ.
52. Устройство по п. 51, где газ содержит по меньшей мере один газ, выбранный из He, Xe, Kr, Ar, Ne, Rn, N2, CO2 и NH3.
53. Устройство по п. 48, где приводящий материал содержит жидкость.
54. Устройство по п. 53, где материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит жидкость, которая является несмешиваемой с приводящим материалом.
55. Устройство по п. 48, где приводящий материал содержит твердый материал.
56. Устройство по п. 55, где твердый материал содержит по меньшей мере один твердый материал, выбранный из ферритной мартенситной стали и циркониевого сплава.
57. Устройство по п. 48, где тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления включает по меньшей мере одну температуру, выбранную из температуры охладителя реактора, температуры пара охладителя реактора и температуры топлива.
58. Устройство по п. 48, где тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления включает по меньшей мере один поток, выбранный из потока нейтронов, потока бета-излучения, потока гамма-излучения и потока нейтрино.
59. Устройство по п. 48, где параметр поглощения нейтронов, который модифицируется материалом, модифицирующим параметр поглощения нейтронов, включает среднее макроскопическое сечение поглощения реактора.
60. Устройство по п. 48, где материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит поглотитель нейтронов.
61. Устройство по п. 60, где поглотитель нейтронов содержит по меньшей мере один поглотитель нейтронов, выбранный из Im, Li-6, Eu, Ag, Dy, B, Hf, Gd, Pm, Cd, Sm, их бинарных сочетаний и их эвтектических сочетаний.
62. Устройство по п. 60, где поглотитель нейтронов содержит топливный материал для ядерного деления.
63. Устройство по п. 62, где топливный материал для ядерного деления содержит по меньшей мере один топливный материал для ядерного деления, выбранный из U, растворимого в Pb, U-Fe, U-Mn, Pu-Mn, U-Cr, Pu-Cr, эвтектика Pu-Fe и эвтектика Pu-Mg.
64. Устройство по п. 48, где параметр поглощения нейтронов, который модифицируется материалом, модифицирующим параметр поглощения нейтронов, включает спектр нейтронов.
65. Устройство по п. 64, где материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит замедлитель.
66. Устройство по п. 65, где замедлитель содержит по меньшей мере один замедлитель, выбранный из Li-7, C, SiC, водородосодержащего материала, воды, аммиака, ацетона, гибрида металла, дейтерида металла, суспензии углерода в воде и суспензии SiC в воде.
67. Устройство по п. 48, дополнительно содержащее материал с большим атомным номером, распределенный в приводящем материале.
68. Устройство по п. 67, где материал с большим атомным номером содержит по меньшей мере один материал, выбранный из вольфрамовой ваты, Ta, Au, Ag, Re и Os.
69. Устройство по п. 48, где
приводящий материал имеет первую плотность;
материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, имеет вторую плотность, отличную от первой плотности; и
приводящий материал является несмешиваемым с материалом, модифицирующим параметр поглощения нейтронов.
70. Устройство по п. 69, где вторая плотность выше первой плотности.
71. Устройство по п. 69, где первая плотность выше второй плотности.
72. Устройство управления реактивностью, содержащее:
по меньшей мере один элемент поглотителя нейтронов;
по меньшей мере одно устройство пассивного управления реактивностью, размещенное в неподвижном пространственном расположении относительно элемента поглотителя нейтронов, при этом устройство пассивного управления реактивностью содержит:
первый резервуар;
второй резервуар, расположенный на расстоянии от первого резервуара;
первый трубопровод, размещенный между первым резервуаром и вторым резервуаром;
приводящий материал, размещенный в первом резервуаре, при этом приводящий материал реагирует на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления; и
материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, отличный от приводящего материала, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, размещается в первом резервуаре, при этом часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, выполнен с возможностью перемещения посредством приводящего материала между первым резервуаром и вторым резервуаром.
73. Устройство по п. 72, дополнительно содержащее корпус, по меньшей мере один элемент поглотителя нейтронов и по меньшей мере одно устройство пассивного управления реактивностью, размещенное в корпусе.
74. Устройство по п. 73, дополнительно содержащее приводной механизм, функционально соединенный по меньшей мере с одним элементом поглотителя нейтронов.
75. Устройство по п. 72, где второй резервуар размещается в выбранной части активной зоны ядерного реактора деления.
76. Устройство по п. 72, дополнительно содержащее несколько элементов, размещенных во втором резервуаре, при этом несколько элементов устанавливаются для устранения эффекта свободно переливающейся жидкости во втором резервуаре.
77. Устройство по п. 72, где первый резервуар содержит первую часть, вторую часть, расположенную на расстоянии от первой части, и второй трубопровод, размещенный между первой частью и второй частью, при этом второй резервуар размещается между первой частью и второй частью, приводящий материал размещается в первой части, второй части и втором трубопроводе.
78. Устройство по п. 72, где приводящий материал содержит газ.
79. Устройство по п. 78, где газ содержит по меньшей мере один газ, выбранный из He, Xe, Kr, Ar, Ne, Rn, N2, CO2 и NH3.
80. Устройство по п. 72, где приводящий материал содержит жидкость.
81. Устройство по п. 80, где материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит жидкость, которая является несмешиваемой с приводящим материалом.
82. Устройство по п. 72, где приводящий материал содержит твердый материал.
83. Устройство по п. 82, где твердый материал содержит по меньшей мере один твердый материал, выбранный из ферритной мартенситной стали и циркониевого сплава.
84. Устройство по п. 72, где тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления включает по меньшей мере одну температуру, выбранную из температуры охладителя реактора, температуры пара охладителя реактора и температуры топлива.
85. Устройство по п. 72, где тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления включает по меньшей мере один поток, выбранный из потока нейтронов, потока бета-излучения, потока гамма-излучения и потока нейтрино.
86. Устройство по п. 72, где параметр поглощения нейтронов, который модифицируется материалом, модифицирующим параметр поглощения нейтронов, включает среднее макроскопическое сечение поглощения реактора.
87. Устройство по п. 72, где материал,
модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит поглотитель нейтронов.
88. Устройство по п. 87, где поглотитель нейтронов содержит по меньшей мере один поглотитель нейтронов, выбранный из In, Li-6, Eu, Ag, Dy, B, Hf, Gd, Pm, Cd, Sm, их бинарных сочетаний и их эвтектических сочетаний.
89. Устройство по п. 87, где поглотитель нейтронов содержит топливный материал для ядерного деления.
90. Устройство по п. 89, где топливный материал для ядерного деления содержит по меньшей мере один топливный материал для ядерного деления, выбранный из U, растворимого в Pb, U-Fe, U-Mn, Pu-Mn, U-Cr, Pu-Cr, эвтектика Pu-Fe и эвтектика Pu-Mg.
91. Устройство по п. 72, где параметр поглощения нейтронов, который модифицируется материалом, модифицирующим параметр поглощения нейтронов, включает спектр нейтронов.
92. Устройство по п. 91, где материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит замедлитель.
93. Устройство по п. 92, где замедлитель содержит по меньшей мере один замедлитель, выбранный из Li-7, C, SiC, водородосодержащего материала, воды, аммиака, ацетона, гибрида металла, дейтерида металла, суспензии углерода в воде и суспензии SiC в воде.
94. Устройство по п. 72, дополнительно содержащее материал с большим атомным номером, распределенный в приводящем материале.
95. Устройство по п. 94, где материал с большим атомным номером содержит по меньшей мере один материал, выбранный из вольфрамовой ваты, Ta, Au, Ag, Re и Os.
96. Устройство по п. 72, где
приводящий материал имеет первую плотность;
материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, имеет вторую плотность, отличную от первой плотности; и
приводящий материал является несмешиваемым с материалом, модифицирующим параметр поглощения нейтронов.
97. Устройство по п. 96, где вторая плотность выше первой плотности.
98. Устройство по п. 96, где первая плотность выше второй плотности.
99. Устройство ядерного реактора деления, содержащее:
бак реактора;
активную зону реактора, размещенную в баке реактора, при этом активная зона реактора содержит по меньшей мере одну тепловыделяющую сборку ядерного деления;
по меньшей мере одно устройство управления реактивностью, которое содержит:
по меньшей мере один элемент поглотителя нейтронов;
по меньшей мере одно устройство пассивного управления реактивностью, размещенное в неподвижном пространственном расположении относительно элемента поглотителя нейтронов, при этом устройство пассивного управления реактивностью содержит:
приводящий материал, реагирующий на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления; и
материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, который отличается от приводящего материала, при этом часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, выполнен с возможностью перемещения посредством приводящего материала в и из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления; и
систему охлаждения реактора, функционально соединенную с активной зоной реактора.
100. Устройство по п. 99, где по меньшей мере одно устройство пассивного управления реактивностью дополнительно содержит корпус, по меньшей мере один элемент поглотителя нейтронов и по меньшей мере одно устройство пассивного управления реактивностью, размещенное в корпусе.
101. Устройство по п. 100, где по меньшей мере одно устройство пассивного управления реактивностью дополнительно содержит приводной механизм, функционально соединенный по меньшей мере с одним элементом поглотителя нейтронов.
102. Устройство по п. 99, где приводящий материал содержит газ.
103. Устройство по п. 102, где газ содержит по меньшей мере один газ, выбранный из He, Xe, Kr, Ar, Ne, Rn, N2, CO2 и NH3.
104. Устройство по п. 99, где приводящий материал содержит жидкость.
105. Устройство по п. 104, где материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит жидкость, которая является несмешиваемой с приводящим материалом.
106. Устройство по п. 99, где приводящий материал содержит твердый материал.
107. Устройство по п. 106, где твердый материал содержит по меньшей мере один твердый материал, выбранный из ферритной мартенситной стали и циркониевого сплава.
108. Устройство по п. 99, где тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления содержит по меньшей мере одну температуру, выбранную из температуры охладителя реактора, температуры пара охладителя реактора и температуры топлива.
109. Устройство по п. 99, где тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления включает по меньшей мере один поток, выбранный из потока нейтронов, потока бета-излучения, потока гамма-излучения и потока нейтрино.
110. Устройство по п. 99, где параметр поглощения нейтронов, который модифицируется материалом, модифицирующим параметр поглощения нейтронов, включает среднее макроскопическое сечение поглощения реактора.
111. Устройство по п. 99, где материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит поглотитель нейтронов.
112. Устройство по п. 111, где поглотитель нейтронов содержит по меньшей мере один поглотитель нейтронов, выбранный из In, Li-6, Eu, Ag, Dy, B, Hf, Gd, Pm, Cd, Sm, их бинарных сочетаний и их эвтектических сочетаний.
113. Устройство по п. 111, где поглотитель нейтронов содержит топливный материал для ядерного деления.
114. Устройство по п. 113, где топливный материал для ядерного деления содержит по меньшей мере один топливный материал для ядерного деления, выбранный из U, растворимого в Pb, U-Fe, U-Mn, Pu-Mn, U-Cr, Pu-Cr, эвтектика Pu-Fe и эвтектика Pu-Mg.
115. Устройство по п. 99, где параметр поглощения нейтронов, который модифицируется материалом, модифицирующим параметр поглощения нейтронов, включает спектр нейтронов.
116. Устройство по п. 115, где материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит замедлитель.
117. Устройство по п. 116, где замедлитель содержит по меньшей мере один замедлитель, выбранный из Li-7, C, SiC, водородосодержащего материала, воды, аммиака, ацетона, гибрида металла, дейтерида металла, суспензии углерода в воде и суспензии SiC в воде.
118. Устройство по п. 99, дополнительно содержащее материал с большим атомным номером, распределенный в приводящем материале.
119. Устройство по п. 118, где материал с большим атомным номером содержит по меньшей мере один материал, выбранный из вольфрамовой ваты, Ta, Au, Ag, Re и Os.
120. Устройство по п. 99, где
приводящий материал имеет первую плотность;
материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, имеет вторую плотность, отличную от первой плотности; и
приводящий материал является несмешиваемым с материалом, модифицирующим параметр поглощения нейтронов.
121. Устройство по п. 120, где вторая плотность выше первой плотности.
122. Устройство по п. 120, где первая плотность выше второй плотности.
123. Способ управления реактивностью в ядерном реакторе деления, при этом способ включает:
работу ядерного реактора деления, где ядерный реактор деления имеет по меньшей мере один тепловой рабочий параметр;
изменение объема приводящего материала, реагирующего на тепловой рабочий параметр; и
перемещение материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, посредством приводящего материала в или из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, отличается от приводящего материала, при этом часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала.
124. Способ по п. 123, дополнительно включающий модификацию параметра поглощения нейтронов в выбранной части активной зоны ядерного реактора деления в ответ на перемещение материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, посредством приводящего материала в или из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления.
125. Способ по п. 123, где тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления включает по меньшей мере одну температуру, выбранную из температуры охладителя реактора, температуры пара охладителя реактора и температуры топлива.
126. Способ по п. 123, где тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления включает по меньшей мере один поток, выбранный из потока нейтронов, потока бета-излучения, потока гамма-излучения и потока нейтрино.
127. Способ по п. 123, где:
приводящий материал включает материал с большим атомным номером, распределенный в нем; и
изменение объема приводящего материала, реагирующего на тепловой рабочий параметр, включает нагрев материала с большим атомным номером, распределенного в приводящем материале, реагирующем на по меньшей мере один поток.
128. Способ по п. 123, где материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит замедлитель.
129. Способ по п. 128, дополнительно включающий изменение спектра нейтронов в выбранной части активной зоны в ответ на перемещение замедлителя посредством приводящего материала в или из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления.
130. Способ создания устройства пассивного управления реактивностью, при этом способ включает:
создание первого резервуара;
создание второго резервуара, расположенного на расстоянии от первого резервуара;
размещение первого трубопровода между первым резервуаром и вторым резервуаром;
размещение приводящего материала в первом резервуаре, при этом приводящий материал реагирует на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления; и
размещение материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, в первом резервуаре, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, отличается от приводящего материала, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, размещается в первом резервуаре, при этом часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, выполнен с возможностью перемещения посредством приводящего материала между первым резервуаром и вторым резервуаром.
131. Способ по п. 130, дополнительно включающий размещение нескольких элементов во втором резервуаре, при этом несколько элементов устанавливается для устранения эффекта свободно переливающейся жидкости во втором резервуаре.
132. Способ по п. 130, где создание первого резервуара включает:
создание первой части первого резервуара;
создание второй части первого резервуара, расположенной на расстоянии от первой части первого резервуара, при этом второй резервуар размещается между первой частью первого резервуара и второй частью первого резервуара; и
размещение второго трубопровода между первой частью первого резервуара и второй частью первого резервуара.
133. Способ по п. 132, где размещение приводящего материала в первом резервуаре включает размещение приводящего материала в первой части первого резервуара, второй части первого резервуара и втором трубопроводе.
134. Способ создания устройства управления реактивностью, при этом способ включает:
предоставление по меньшей мере одного элемента поглотителя нейтронов; и
размещение по меньшей мере одного устройства пассивного управления реактивностью в неподвижном пространственном расположении относительно элемента поглотителя нейтронов, при этом устройство пассивного управления реактивностью содержит:
приводящий материал, реагирующий на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления; и
материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, который отличается от приводящего материала, при этом часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, выполнен с возможностью перемещения посредством приводящего материала в и из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления.
135. Способ по п. 134, дополнительно включающий размещение по меньшей мере одного элемента поглотителя нейтронов и по меньшей мере одного устройства пассивного управления реактивностью в корпусе.
136. Способ по п. 135, дополнительно включающий функциональное соединение приводного механизма по меньшей мере с одним элементом поглотителя нейтронов.
1. Устройство пассивного управления реактивностью, содержащее:
первый резервуар, содержащий часть приводящего материала, реагирующего на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления, и первую часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, отличающегося от приводящего материала и имеющего отличный от него коэффициент теплового расширения, при этом указанная первая часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с указанной частью приводящего материала,
второй резервуар, расположенный на расстоянии от первого резервуара и выполненный с возможностью расположения соответствующим образом рядом с выбранной частью активной зоны ядерного реактора деления;
трубопровод, размещенный между первым резервуаром и вторым резервуаром;
причем второй резервуар и трубопровод содержат вторую часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов;
при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, выполнен с возможностью перемещения посредством приводящего материала, за счет разницы в их коэффициентах теплового расширения, между первым резервуаром и вторым резервуаром и в выбранную часть активной зоны ядерного реактора деления и из нее.
2. Устройство управления реактивностью, содержащее:
по меньшей мере один элемент поглотителя нейтронов; и
по меньшей мере одно устройство пассивного управления реактивностью, размещенное в неподвижном пространственном расположении относительно по меньшей мере одного элемента поглотителя нейтронов, при этом устройство пассивного управления реактивностью содержит:
первый резервуар, содержащий часть приводящего материала, реагирующего на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления; и
первую часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, отличающегося от приводящего материала и имеющего отличный от него коэффициент теплового расширения, при этом указанная первая часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с указанной частью приводящего материала,
второй резервуар, расположенный на расстоянии от первого резервуара и выполненный с возможностью расположения соответствующим образом рядом с выбранной частью активной зоны ядерного реактора деления;
трубопровод, размещенный между первым резервуаром и вторым резервуаром;
причем второй резервуар и трубопровод содержат вторую часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов;
при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, выполнен с возможностью перемещения посредством приводящего материала, за счет разницы в их коэффициентах теплового расширения, между первым резервуаром и вторым резервуаром и в выбранную часть активной зоны ядерного реактора деления и из нее.
3. Устройство по любому из пп. 1 и 2, отличающееся тем, что второй резервуар размещен в выбранной части активной зоны ядерного реактора деления.
4. Устройство по любому из пп. 1 и 2, дополнительно содержащее несколько элементов, размещенных во втором резервуаре, при этом несколько элементов установлены для устранения эффекта свободно переливающейся жидкости во втором резервуаре.
5. Устройство по любому из пп. 1 и 2, отличающееся тем, что первый резервуар содержит первую часть, вторую часть, расположенную на расстоянии от первой части, и второй трубопровод, размещенный между первой частью и второй частью, при этом второй резервуар размещен между первой частью и второй частью, приводящий материал размещен в первой части, второй части и втором трубопроводе.
6. Устройство ядерного реактора деления, содержащее:
бак реактора;
активную зону реактора, размещенную в баке реактора, при этом активная зона реактора содержит по меньшей мере одну тепловыделяющую сборку ядерного деления;
по меньшей мере одно устройство управления реактивностью, содержащее:
по меньшей мере один элемент поглотителя нейтронов; и
по меньшей мере одно устройство пассивного управления реактивностью, размещенное в неподвижном пространственном расположении относительно элемента поглотителя нейтронов, при этом устройство пассивного управления реактивностью содержит:
первый резервуар, содержащий часть приводящего материала, реагирующего на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления; и
первую часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, отличающегося от приводящего материала и имеющего отличный от него коэффициент теплового расширения, при этом указанная первая часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с указанной частью приводящего материала,
второй резервуар, расположенный на расстоянии от первого резервуара и выполненный с возможностью расположения соответствующим образом рядом с выбранной частью активной зоны ядерного реактора деления;
трубопровод, размещенный между первым резервуаром и вторым резервуаром;
причем второй резервуар и трубопровод содержат вторую часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов;
при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, выполнен с возможностью перемещения посредством приводящего материала, за счет разницы в их коэффициентах теплового расширения, между первым резервуаром и вторым резервуаром и в выбранную часть активной зоны ядерного реактора деления и из нее; и
систему охлаждения реактора, функционально соединенную с активной зоной реактора.
7. Устройство по любому из пп. 2 и 6, отличающееся тем, что по меньшей мере одно устройство пассивного управления реактивностью дополнительно содержит корпус, по меньшей мере один элемент поглотителя нейтронов и по меньшей мере одно устройство пассивного управления реактивностью, размещенное в корпусе.
8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что по меньшей мере одно устройство пассивного управления реактивностью дополнительно содержит приводной механизм, функционально соединенный по меньшей мере с одним элементом поглотителя нейтронов.
9. Устройство по любому из пп. 1, 2 и 6, отличающееся тем, что приводящий материал содержит газ.
10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что газ содержит по меньшей мере один газ, выбранный из Не, Хе, Kr, Ar, Ne, Rn, N2, CO2 и NH3.
11. Устройство по любому из пп. 1, 2 и 6, отличающееся тем, что приводящий материал содержит жидкость.
12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит жидкость, которая является несмешиваемой с приводящим материалом.
13. Устройство по любому из пп. 1, 2 и 6, отличающееся тем, что приводящий материал содержит твердый материал.
14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что твердый материал содержит по меньшей мере один твердый материал, выбранный из ферритной мартенситной стали и циркониевого сплава.
15. Устройство по любому из пп. 1, 2 и 6, отличающееся тем, что тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления включает по меньшей мере одну температуру, выбранную из температуры охладителя реактора, температуры пара охладителя реактора и температуры топлива.
16. Устройство по любому из пп. 1, 2 и 6, отличающееся тем, что тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления включает по меньшей мере один поток, выбранный из потока нейтронов, потока бета-излучения, потока гамма-излучения и потока нейтрино.
17. Устройство по любому из пп. 1, 2 и 6, отличающееся тем, что параметр поглощения нейтронов, модифицируемый материалом, модифицирующим параметр поглощения нейтронов, включает среднее макроскопическое сечение поглощения реактора.
18. Устройство по любому из пп. 1, 2 и 6, отличающееся тем, что материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит поглотитель нейтронов.
19. Устройство по п. 18, отличающееся тем, что поглотитель нейтронов содержит по меньшей мере один поглотитель нейтронов, выбранный из In, Li-6, Eu, Ag, Dy, В, Hf, Gd, Pm, Cd, Sm, их бинарных сочетаний и их эвтектических сочетаний.
20. Устройство по п. 18, отличающееся тем, что поглотитель нейтронов содержит топливный материал для ядерного деления.
21. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что топливный материал для ядерного деления содержит по меньшей мере один топливный материал для ядерного деления, выбранный из U, растворимого в Pb, U-Fe, U-Mn, Pu-Mn, U-Cr, Pu-Cr, эвтектика Pu-Fe и эвтектика Pu-Mg.
22. Устройство по любому из пп. 1, 2 и 6, отличающееся тем, что параметр поглощения нейтронов, модифицируемый материалом, модифицирующим параметр поглощения нейтронов, содержит спектр нейтронов.
23. Устройство по п. 22, отличающееся тем, что материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит замедлитель.
24. Устройство по п. 23, отличающееся тем, что замедлитель содержит по меньшей мере один замедлитель, выбранный из Li-7, С, SiC, водородосодержащего материала, воды, аммиака, ацетона, гибрида металла, дейтерида металла, суспензии углерода в воде и суспензии SiC в воде.
25. Устройство по любому из пп. 1, 2 и 6, дополнительно содержащее материал с большим атомным номером, распределенный в приводящем материале.
26. Устройство по п. 25, отличающееся тем, что материал с большим атомным номером содержит по меньшей мере один материал, выбранный из вольфрамовой ваты, Та, Au, Ag, Re и Os.
27. Устройство по любому из пп. 1, 2 и 6, отличающееся тем, что
приводящий материал имеет первую плотность;
материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, имеет вторую плотность, отличающуюся от первой плотности; и
приводящий материал является несмешиваемым с материалом, модифицирующим параметр поглощения нейтронов.
28. Устройство по п. 27, отличающееся тем, что вторая плотность выше первой плотности.
29. Устройство по п. 27, отличающееся тем, что первая плотность выше второй плотности.
30. Способ управления реактивностью в ядерном реакторе деления, при этом способ включает:
работу ядерного реактора деления, выполненного в соответствии с любым из пп. 6-29, при этом ядерный реактор деления имеет по меньшей мере один тепловой рабочий параметр;
изменение объема приводящего материала, реагирующего на по меньшей мере один тепловой рабочий параметр; и
перемещение материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, посредством приводящего материала в или из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, отличается от приводящего материала, при этом часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала.
31. Способ по п. 30, дополнительно включающий модификацию параметра поглощения нейтронов в выбранной части активной зоны ядерного реактора деления в ответ на перемещение материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, посредством приводящего материала в или из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления.
32. Способ по п. 30, отличающийся тем, что тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления включает по меньшей мере одну температуру, выбранную из температуры охладителя реактора, температуры пара охладителя реактора и температуры топлива.
33. Способ по п. 30, отличающийся тем, что тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления включает по меньшей мере один поток, выбранный из потока нейтронов, потока бета-излучения, потока гамма-излучения и потока нейтрино.
34. Способ по п. 30, отличающийся тем, что:
приводящий материал содержит материал с большим атомным номером, распределенный в нем; и
изменение объема приводящего материала, реагирующего на тепловой рабочий параметр, включает нагрев материала с большим атомным номером, распределенного в приводящем материале, реагирующем на по меньшей мере один поток.
35. Способ по п. 30, отличающийся тем, что материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, содержит замедлитель.
36. Способ по п. 35, дополнительно включающий изменение спектра нейтронов в выбранной части активной зоны в ответ на перемещение замедлителя посредством приводящего материала в или из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления.
37. Способ создания устройства пассивного управления реактивностью, выполненного в соответствии с любым из пп. 1 и 3-5, при этом способ включает:
создание первого резервуара;
создание второго резервуара, расположенного на расстоянии от первого резервуара;
размещение первого трубопровода между первым резервуаром и вторым резервуаром;
размещение приводящего материала в первом резервуаре, при этом приводящий материал реагирует на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления; и
размещение материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, в первом резервуаре, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, отличается от приводящего материала,
при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, размещен в первом резервуаре, при этом часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, выполнен с возможностью перемещения посредством приводящего материала между первым резервуаром и вторым резервуаром.
38. Способ по п. 37, дополнительно включающий размещение нескольких элементов во втором резервуаре, при этом несколько элементов установлены для устранения эффекта свободно переливающейся жидкости во втором резервуаре.
39. Способ по п. 37, отличающийся тем, что создание первого резервуара включает:
создание первой части первого резервуара;
создание второй части первого резервуара, расположенной на расстоянии от первой части первого резервуара, при этом второй резервуар размещают между первой частью первого резервуара и второй частью первого резервуара; и
размещение второго трубопровода между первой частью первого резервуара и второй частью первого резервуара.
40. Способ по п. 39, отличающийся тем, что размещение приводящего материала в первом резервуаре включает размещение приводящего материала в первой части первого резервуара, второй части первого резервуара и втором трубопроводе.
41. Способ создания устройства управления реактивностью, выполненного в соответствии с любым из пп. 2-5, при этом способ включает:
предоставление по меньшей мере одного элемента поглотителя нейтронов; и
размещение по меньшей мере одного устройства пассивного управления реактивностью в неподвижном пространственном расположении относительно по меньшей мере одного элемента поглотителя нейтронов, при этом устройство пассивного управления реактивностью содержит:
приводящий материал, реагирующий на тепловой рабочий параметр ядерного реактора деления; и
материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, отличающийся от приводящего материала, при этом часть материала, модифицирующего параметр поглощения нейтронов, находится в физическом контакте с частью приводящего материала, при этом материал, модифицирующий параметр поглощения нейтронов, выполнен с возможностью перемещения посредством приводящего материала в и из выбранной части активной зоны ядерного реактора деления.
42. Способ по п. 41, дополнительно включающий размещение по меньшей мере одного элемента поглотителя нейтронов и по меньшей мере одного устройства пассивного управления реактивностью в корпусе.
43. Способ по п. 42, дополнительно включающий функциональное соединение приводного механизма по меньшей мере с одним элементом поглотителя нейтронов.
