核反应堆工程17
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核能开发与应用
深圳大学核技术研究所 赵海歌
2010-2011学年第二学期
微型研究堆
• 微型研究堆是一种特小型中子源反应堆，它安全可靠， 结构简单，造价低，建设期短，易于操作和管理，可建 在大城市的研究所、学校和医院内。
1984年，中国首座微型堆建成，燃料元件为直径 4.3mm的细长燃料棒，芯体为90％铀的铀铝合金，装 有345根燃料棒，铀—235装载量为1kg，仅比最小临界 质量0.83kg稍大一点。以水为慢化剂和冷却剂，堆芯悬 挂于5.6m深、2.7m直径的大水池中。
2）底铍盘：外径290mm、内径10mm、厚50mm的铍块 直接安放在堆芯支座的底座上。
3）侧铍环，是一个外径435mm、内径231 mm、高238.5 mm的环状铍环。
4）支架、托板、助流筒：支架由支架上座、支架底座和 瓦形围板焊接成组件，围绕在侧铍环外，堆芯支座上，它 的上端支架上座与托板固定，托板与侧铍环的顶面构成 7.5mm高的堆芯冷却剂出口流道。
0.11 0.12 0.14 0.13 0.13 0.12
核设施防洪预案及防洪能力评估
• 深圳大学微堆所处地点与周围地理环境相比，地 势较高，厂房地平面绝对高程为20.5米，其外走 廊地平高出周围环境约40公分，周围建有畅通的 排水管道，可将雨水及时排走。深圳大学周围没 有高山，不可能发生山洪现象。每当台风或暴雨 来临时，核技术研究所都有人值班，万一出现不 测，可及时处理。综合自然地理环境和管理措施， 深圳大学微堆被洪水淹没的可能性极小。
Inner Irradiation Site Outer Site
Container
Fuel 60 cm
微堆的安全性能
1、具有良好的固有安全性—采用欠慢化、小流量、不充 分自然循环的措施，严格限制冷态后备反应性。
2、微堆采用灌池结构的堆型，靠自然循环导热，能确保 导出停堆后的衰变热。
3、即时在最大事故工况下，对周边也不会产生影响。 微堆防止放射性物质逸出的三道屏障 1、微堆燃料元件芯体是有效地阻止放射性物质泄漏的第
• 堆容器
（1） 堆容器结构组成
1）上筒体：高4700mm外径620mm用厚度为10mm的LT21特殊 铝合金制作。
2）下筒体：高900 mm，外径620 mm，内径600 mm，材料与 上筒体相同，椭圆底封头。上、下筒体用高压聚乙烯垫片密封， 并通过16根22×3的不锈钢管制成的长螺杆，将上、下筒体联 结在一起，并同堆顶法兰一起形成密闭的容器。下筒体外表面 必须经过切削加工。
7）中心控制棒：控制棒用Cd材料做吸收体，Cd管 尺寸为3.9×1×266mm，装在5×0.5mm的不锈 钢包壳内。棒长480 mm，加上吊重约重1kg，用 1.8mm的不锈钢丝绳经安装在堆顶盖上的绳轮架 与控制棒传动机构连接。
额定热功率 堆芯平均热中子注量率 反应堆结构形式 燃料组件形式 燃料元件形状 燃料芯体材料 燃料235U富集度 燃料元件包壳材料 堆芯燃料元件根数 堆芯235U装量 活性区高度 活性区直径 堆芯冷却方式 反应堆容器水量 池水深度 水池壁厚 水池容积 中心控制棒
堆厅东墙外大门处
0.16 0.11 0.13 0.12 0.13 0.15
堆厅东墙外马路上
0.14 0.13 0.14 0.11 0.12 0.15
原教工餐厅南门外
0.16 0.13 0.16 0.15 0.11 0.14
原教工餐厅北门外
0.19 0.12 0.14 0.13 0.15 0.17
邮局门口
3）堆顶法兰：直径710mm，厚20mm，是安装中心控制棒、安 全棒、反应性调节器、电离室、热电偶、电导、水位测量装置 的支座。法兰的中央开有290 mm的孔，用于上铍片托盘进出， 铍片操作。
4）长螺杆和吊杆：上下堆筒体的连接和密封通过16根长螺杆完 成，
（2）堆内构件及堆芯构件
1）堆芯支座：是堆内零部件安装的基础，它由底座、铍 环座通过导流筒焊接成一组件，并用4个螺栓固定在下筒 体底板的四个支块上，底铍盘、侧铍环就安放在它的上面 并跟导流筒一道构成冷却水的入口流道，冷却水经过导流 筒的充分混合后，经底座上的流道进入由底铍盘和侧铍环 构成6mm高的入口，进入燃料一体化组件，把燃料组件的 热量带出堆芯，后经侧铍环与托板构成的7.5mm高的出口 流道进入助流筒流出堆芯区。
0.14 0.11 0.12
0.13 0.13 0.14
办公楼大厅
0.18 0.14 0.16 0.14 0.15 0.17
“脚踏实地”处
0.23 0.14 0.19 0.21 0.16 0.20
演会中心台阶下
0.15 0.12 0.12 0.16 0.14 0.14
实验楼与办公楼天桥 0.15 0.13 0.16 0.17 0.13 0.12
5）铍片托盘：它的内部可装放109.5mm高的铍片， 铍片分别是1.5、3、6和12mm厚，外径为243mm， 内径为20mm的半园形铍片。随着反应堆运行，根 据燃耗反应性的多少，可将托盘提出堆顶进行添加 铍片。
6）堆芯组件：由上栅板，下栅板，中心控制棒导 管和5根均布的支杆组成“鸟笼”结构，它们都是 由铝合金材料组成。上下栅板开350根燃料元件孔 位。
微型堆wenku.baidu.com用来进行中子活化分析及其他有关科研， 还可用来生产短寿命放射性同位素。
中子活化分析具有检测速度快、精度高、测 试样品基本无需化学前处理等特点。还可进行生 物辐射效应方面的研究与试验，以及核科学与技 术的研究、教学与培训。
• 微堆为罐-池式结构，额定热功率为～22kW，它由去离子水在 堆容器内通过自然对流的方式进行冷却，再与池水进行热量交 换，最后通过池壁传到环境中去。
一道屏障。 2、燃料元件包壳是可以阻止挥发性裂变产物逸出的第二
道屏障。 3、罐-池结构成为防止放射性物质外漏的第三道屏障
微堆环境辐射监测结果 辐射剂量率：Sv/h， 本底：0.16 Sv/h
测量场所
反应堆停堆状态
反应堆满功率运行
正门
2006年6 2008年4 2010年9 2006年 2008年 日2010年 月6日 月10日 月11日 6月6日 4月10日 9月11日
kW n/cm2.s “罐-池”结合 鸟笼结构 棒状 UAl4 %
根 Kg mm mm 自然循环 吨 m mm 吨 Cd
～27 1×1012
90.2 铝合金 ～345 ～0.993 230 230
～1.5 6.5 400 27 -7mk
微堆结构图
Control Rod
Beryllium Reflectors
深圳大学核技术研究所 赵海歌
2010-2011学年第二学期
微型研究堆
• 微型研究堆是一种特小型中子源反应堆，它安全可靠， 结构简单，造价低，建设期短，易于操作和管理，可建 在大城市的研究所、学校和医院内。
1984年，中国首座微型堆建成，燃料元件为直径 4.3mm的细长燃料棒，芯体为90％铀的铀铝合金，装 有345根燃料棒，铀—235装载量为1kg，仅比最小临界 质量0.83kg稍大一点。以水为慢化剂和冷却剂，堆芯悬 挂于5.6m深、2.7m直径的大水池中。
2）底铍盘：外径290mm、内径10mm、厚50mm的铍块 直接安放在堆芯支座的底座上。
3）侧铍环，是一个外径435mm、内径231 mm、高238.5 mm的环状铍环。
4）支架、托板、助流筒：支架由支架上座、支架底座和 瓦形围板焊接成组件，围绕在侧铍环外，堆芯支座上，它 的上端支架上座与托板固定，托板与侧铍环的顶面构成 7.5mm高的堆芯冷却剂出口流道。
0.11 0.12 0.14 0.13 0.13 0.12
核设施防洪预案及防洪能力评估
• 深圳大学微堆所处地点与周围地理环境相比，地 势较高，厂房地平面绝对高程为20.5米，其外走 廊地平高出周围环境约40公分，周围建有畅通的 排水管道，可将雨水及时排走。深圳大学周围没 有高山，不可能发生山洪现象。每当台风或暴雨 来临时，核技术研究所都有人值班，万一出现不 测，可及时处理。综合自然地理环境和管理措施， 深圳大学微堆被洪水淹没的可能性极小。
Inner Irradiation Site Outer Site
Container
Fuel 60 cm
微堆的安全性能
1、具有良好的固有安全性—采用欠慢化、小流量、不充 分自然循环的措施，严格限制冷态后备反应性。
2、微堆采用灌池结构的堆型，靠自然循环导热，能确保 导出停堆后的衰变热。
3、即时在最大事故工况下，对周边也不会产生影响。 微堆防止放射性物质逸出的三道屏障 1、微堆燃料元件芯体是有效地阻止放射性物质泄漏的第
• 堆容器
（1） 堆容器结构组成
1）上筒体：高4700mm外径620mm用厚度为10mm的LT21特殊 铝合金制作。
2）下筒体：高900 mm，外径620 mm，内径600 mm，材料与 上筒体相同，椭圆底封头。上、下筒体用高压聚乙烯垫片密封， 并通过16根22×3的不锈钢管制成的长螺杆，将上、下筒体联 结在一起，并同堆顶法兰一起形成密闭的容器。下筒体外表面 必须经过切削加工。
7）中心控制棒：控制棒用Cd材料做吸收体，Cd管 尺寸为3.9×1×266mm，装在5×0.5mm的不锈 钢包壳内。棒长480 mm，加上吊重约重1kg，用 1.8mm的不锈钢丝绳经安装在堆顶盖上的绳轮架 与控制棒传动机构连接。
额定热功率 堆芯平均热中子注量率 反应堆结构形式 燃料组件形式 燃料元件形状 燃料芯体材料 燃料235U富集度 燃料元件包壳材料 堆芯燃料元件根数 堆芯235U装量 活性区高度 活性区直径 堆芯冷却方式 反应堆容器水量 池水深度 水池壁厚 水池容积 中心控制棒
堆厅东墙外大门处
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堆厅东墙外马路上
0.14 0.13 0.14 0.11 0.12 0.15
原教工餐厅南门外
0.16 0.13 0.16 0.15 0.11 0.14
原教工餐厅北门外
0.19 0.12 0.14 0.13 0.15 0.17
邮局门口
3）堆顶法兰：直径710mm，厚20mm，是安装中心控制棒、安 全棒、反应性调节器、电离室、热电偶、电导、水位测量装置 的支座。法兰的中央开有290 mm的孔，用于上铍片托盘进出， 铍片操作。
4）长螺杆和吊杆：上下堆筒体的连接和密封通过16根长螺杆完 成，
（2）堆内构件及堆芯构件
1）堆芯支座：是堆内零部件安装的基础，它由底座、铍 环座通过导流筒焊接成一组件，并用4个螺栓固定在下筒 体底板的四个支块上，底铍盘、侧铍环就安放在它的上面 并跟导流筒一道构成冷却水的入口流道，冷却水经过导流 筒的充分混合后，经底座上的流道进入由底铍盘和侧铍环 构成6mm高的入口，进入燃料一体化组件，把燃料组件的 热量带出堆芯，后经侧铍环与托板构成的7.5mm高的出口 流道进入助流筒流出堆芯区。
0.14 0.11 0.12
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办公楼大厅
0.18 0.14 0.16 0.14 0.15 0.17
“脚踏实地”处
0.23 0.14 0.19 0.21 0.16 0.20
演会中心台阶下
0.15 0.12 0.12 0.16 0.14 0.14
实验楼与办公楼天桥 0.15 0.13 0.16 0.17 0.13 0.12
5）铍片托盘：它的内部可装放109.5mm高的铍片， 铍片分别是1.5、3、6和12mm厚，外径为243mm， 内径为20mm的半园形铍片。随着反应堆运行，根 据燃耗反应性的多少，可将托盘提出堆顶进行添加 铍片。
6）堆芯组件：由上栅板，下栅板，中心控制棒导 管和5根均布的支杆组成“鸟笼”结构，它们都是 由铝合金材料组成。上下栅板开350根燃料元件孔 位。
微型堆wenku.baidu.com用来进行中子活化分析及其他有关科研， 还可用来生产短寿命放射性同位素。
中子活化分析具有检测速度快、精度高、测 试样品基本无需化学前处理等特点。还可进行生 物辐射效应方面的研究与试验，以及核科学与技 术的研究、教学与培训。
• 微堆为罐-池式结构，额定热功率为～22kW，它由去离子水在 堆容器内通过自然对流的方式进行冷却，再与池水进行热量交 换，最后通过池壁传到环境中去。
一道屏障。 2、燃料元件包壳是可以阻止挥发性裂变产物逸出的第二
道屏障。 3、罐-池结构成为防止放射性物质外漏的第三道屏障
微堆环境辐射监测结果 辐射剂量率：Sv/h， 本底：0.16 Sv/h
测量场所
反应堆停堆状态
反应堆满功率运行
正门
2006年6 2008年4 2010年9 2006年 2008年 日2010年 月6日 月10日 月11日 6月6日 4月10日 9月11日
kW n/cm2.s “罐-池”结合 鸟笼结构 棒状 UAl4 %
根 Kg mm mm 自然循环 吨 m mm 吨 Cd
～27 1×1012
90.2 铝合金 ～345 ～0.993 230 230
～1.5 6.5 400 27 -7mk
微堆结构图
Control Rod
Beryllium Reflectors