相關申請的交叉引用

本申請根據(jù)35u.s.c.§119要求于2014年12月31日提交的序列號為62/098,963，名稱為“通量移位的反應性控制系統(tǒng)(flux-shiftingreactivitycontrolsystem)”的美國申請的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，并且該申請通過引用以其整體并入本文。

本發(fā)明總體上涉及核反應堆。

背景

輕水核裂變反應堆可采用通量形成，其重點在于生產(chǎn)毒物(poisons)以控制反應性。通過示例，可以使用短棒以及長棒的方式來軸向地形成通量以衰減堆芯內(nèi)的氙振蕩。通過另一個示例，已經(jīng)使用成形棒來控制功率分布，但是這樣的系統(tǒng)并不以增殖分布為重點。

簡要概述

所公開的實施方案包括用于核反應堆的控制組件，核反應堆，用于核反應堆的反應堆堆芯，用于控制核反應堆的方法以及用于制造用于核反應堆的控制組件的方法。

前述內(nèi)容是概述并且因此可以包含細節(jié)的簡化、概括、包含和/或省略；因此，本領域技術人員應理解，本概述僅僅是說明性的并且不意圖以任何方式是限制性的。除了上文描述的任何說明性的方面、實施方案和特征以外，通過參考附圖和以下的詳細描述，另外的方面、實施方案和特征將變得明顯。本文描述的裝置和/或方法和/或其它主題的其它方面、特征和優(yōu)點在本文陳述的教導中將變得明顯。

數(shù)個附圖的簡要說明

為了容易地確定任何特定元件或動作的討論，參考標記中最有效的數(shù)字參考首先引入該元件的圖的標記。

圖1a是根據(jù)一個實施方案的核裂變反應堆的部分剖面的透視圖；

圖1b是根據(jù)一個實施方案的核裂變反應堆的部分剖面的透視圖；

圖1c是根據(jù)一個實施方案的核裂變反應堆的部分剖面的透視圖；

圖2是根據(jù)一個實施方案的用于核裂變反應堆的反應堆堆芯的俯視截面圖；

圖3是根據(jù)一個實施方案的用于核裂變反應堆的反應堆堆芯的側(cè)視截面圖；

圖4是核裂變反應堆的說明性功率分布圖；

圖5是根據(jù)一個實施方案的用于核裂變反應堆的控制組件的示意圖；

圖6是根據(jù)一個實施方案的用于核裂變反應堆的說明性燃耗(burn-up)分布圖；

圖7是根據(jù)一個實施方案的核裂變反應堆內(nèi)的中子調(diào)整材料(neutronmodifyingmaterials)的說明性價值圖；

圖8a是根據(jù)一個實施方案的控制核反應堆的方法的示意圖；

圖8b是根據(jù)一個實施方案的控制核反應堆的方法的示意圖；

圖8c是根據(jù)一個實施方案的控制核反應堆的方法的示意圖；

圖8d是根據(jù)一個實施方案的控制核反應堆的方法的示意圖；

圖8e是根據(jù)一個實施方案的控制核反應堆的方法的示意圖；

圖8f是根據(jù)一個實施方案的控制核反應堆的方法的示意圖；

圖8g是根據(jù)一個實施方案的控制核反應堆的方法的示意圖；

圖8h是根據(jù)一個實施方案的控制核反應堆的方法的示意圖；

圖9a是根據(jù)一個實施方案的制造用于核反應堆的控制組件的方法的示意圖；

圖9b是根據(jù)一個實施方案的控制核反應堆的方法的示意圖；

圖9c是根據(jù)一個實施方案的控制核反應堆的方法的示意圖；

圖9d是根據(jù)一個實施方案的控制核反應堆的方法的示意圖；

圖9e是根據(jù)一個實施方案的控制核反應堆的方法的示意圖；

圖9f是根據(jù)一個實施方案的控制核反應堆的方法的示意圖；和

圖9g是根據(jù)一個實施方案的控制核反應堆的方法的示意圖。

圖10是根據(jù)一個實施方案的包括控制組件和中子通量廓線的核裂變反應堆的反應堆堆芯的示意圖。

圖11是根據(jù)一個實施方案的包括控制組件和中子通量廓線的核裂變反應堆的反應堆堆芯的示意圖。

圖12是根據(jù)一個實施方案的包括控制組件和中子通量廓線的核裂變反應堆的反應堆堆芯的示意圖。

圖13是本文公開的實施方式的方法的流程圖。

詳細描述

行波反應堆(twrs)產(chǎn)生燃燒的可裂變?nèi)剂系谋疾ㄒ酝ㄟ^爆燃波將可變成裂變物質(zhì)的燃料(fertilefuel)增殖成裂變?nèi)剂?fissilefuel)，也就是，增殖和燃燒反應堆(breed-and-burnreactor)。在增殖和燃燒反應堆中，由裂變產(chǎn)生的快速光譜中子由于中子捕獲而被相鄰的可變成裂變物質(zhì)的材料吸收，從而將可變成裂變物質(zhì)的材料增殖成裂變材料。增殖和燃燒的爆燃波相對于燃料行進，并且如果燃料被改變位置或移動，則波可以相對于核設備在3d空間中保持大體上靜止，但仍然相對于燃料(例如，駐波)移動。定態(tài)波和移動波均被包含在行波反應堆的定義中。

作為示例，在twr中，波可以是與核裂變反應堆的核裂變反應堆堆芯相關聯(lián)的邊界或界面。在一個實施方案中，波包括一個或更多個區(qū)域，沿該一個或更多個區(qū)域增殖和燃燒(即裂變等)在核裂變反應堆堆芯內(nèi)發(fā)生。在另一個實施方案中，波包括核裂變反應堆堆芯內(nèi)的具有較高通量水平的一個或更多個區(qū)域；也就是說，裂變反應堆堆芯的一個區(qū)域具有分裂其它裂變原子并將可變成裂變物質(zhì)的燃料增殖成裂變?nèi)剂系南鄬^高數(shù)量或速率的中子。與該裂變反應堆堆芯的其它區(qū)域相比，波的位置由該區(qū)域中的通量水平和所產(chǎn)生的中子數(shù)量界定。裂變反應堆堆芯的一個區(qū)域中相對高的通量水平可以相對于核裂變反應堆堆芯內(nèi)的其它區(qū)域來測量?？刂平M件可以選擇性地重新定位該一個或更多個中子調(diào)整材料以控制波的位置。在一個實施方案中，控制組件的至少一個驅(qū)動機構(gòu)定位或以其它方式配置成選擇性地使該一個或更多個中子調(diào)整材料重新定位(例如，激活、接合等)。

核裂變反應堆堆芯可以包括裂變核燃料組件(即，一組起動器燃料組件等)和可變成裂變物質(zhì)的核燃料組件(即，一組進給燃料組件等)，和/或包括裂變?nèi)剂虾涂勺兂闪炎兾镔|(zhì)的燃料的燃料組件。因此核裂變反應堆可以是高繁殖率反應堆。通過示例，核裂變反應堆可能是增殖與燃燒核裂變反應堆。裂變核燃料組件中的裂變核燃料材料在核裂變反應堆堆芯中裂變。裂變材料在核裂變反應堆堆芯中的可變成裂變物質(zhì)的核燃料組件中增殖。增殖和燃燒在其中發(fā)生的波可沿裂變核燃料組件布置。增殖和燃燒在其中發(fā)生的波還可以沿可變成裂變物質(zhì)的核燃料組件布置。

在一個實施方案中，核裂變反應堆堆芯包括操縱系統(tǒng)(handlingsystem)。操縱系統(tǒng)可以包括容器中操縱系統(tǒng)。操縱系統(tǒng)可以配置成選擇性地重新定位燃料區(qū)域中的裂變核燃料組件。在其它實施方案中，操縱系統(tǒng)配置成選擇性地重新定位某些可變成裂變物質(zhì)的核燃料組件。操縱系統(tǒng)可以配置成以建立在核裂變反應堆堆芯內(nèi)是大體上靜止的波的方式提供某些裂變核燃料組件和某些可變成裂變物質(zhì)的核燃料組件中的至少一個。通過示例，大體靜止的波可以界定增殖的裂變核燃料材料和裂變的裂變核燃料材料的駐波。

在圖1-9之前，提供圖10-12的描述，以便提供本文所包含的公開內(nèi)容的介紹和情景。隨后的圖1-9的描述提供本實施方式的另外的細節(jié)。圖10示出了核反應堆1000，核反應堆1000具有設置在其中核反應堆堆芯1002和燃料區(qū)域1004。燃料區(qū)域1004可以包含可裂變的核材料和/或可變成裂變物質(zhì)的核材料。核裂變鏈式反應可以根據(jù)多個控制組件的選擇性插入來控制，該多個控制組件可以包含如本文所述的中子調(diào)整材料。中子調(diào)整材料可以包括一種或更多種類型的燃料和/或一種或更多種類型的中子吸收劑?？刂平M件可以在燃料區(qū)域1004中維持任何時間長度(例如，多年以上或無限期)的核鏈式反應，這取決于控制組件的配置。在實施方式中，第一可移動的控制組件1006、1008、1010可移動地設置在燃料區(qū)域1004的上方，并且可以以“自頂向下”的配置可滑動地向下延伸到燃料區(qū)域中。在該實施方式中，第二可移動的控制組件1012、1014和1016可移動地設置在燃料區(qū)域1004的下方，并且可以以“自底向上”的配置可滑動地向上延伸到燃料區(qū)域1004中。應當理解，其它控制組件配置也被公開，這些控制組件配置包括一個或更多個控制組件，該一個或更多個控制組件以徑向、橫向或其它方向設置，并且選擇性地可移動到燃料區(qū)域1004中。

第一可移動的控制組件(1006、1008、1010)和第二可移動的控制組件(1012、1014、1016)的位置調(diào)整燃料區(qū)域1004中的中子通量。通過選擇第一可移動的控制組件和第二可移動的控制組件的位置，可以為燃料區(qū)域1004的一部分選擇一段時間內(nèi)的瞬時中子通量或總的中子通量(即，任意時間段內(nèi)的時間積分中子通量)。在一個實施方式中，目標中子通量可以根據(jù)感測裝置來識別，并且可以與當前中子通量進行比較。感測裝置可以是直接的，例如通過中子通量傳感器，或者感測裝置可以是間接的，例如通過溫度傳感器或用于基于控制組件的歷史定位對燃料區(qū)域1004中的中子通量進行建模的通量模型。

對于第一控制組件和第二控制組件的任何配置，中子通量廓線可以表示成描述燃料區(qū)域1004中存在的對應的中子通量。在圖10中示出了中子通量的廓線曲線圖1018和1020。中子通量的廓線曲線圖1018和1020分別將中子通量大小示出為燃料區(qū)域1004中的豎直位置和徑向位置的函數(shù)。中子通量的廓線曲線圖1018表示為與豎直的y軸線上的燃料區(qū)域1004中的豎直位置相對應的水平的x軸線上的通量大小1022。中子通量的廓線曲線圖1018已經(jīng)定位成鄰近燃料區(qū)域1004和核反應堆堆芯1002的圖示，使得曲線圖上所示的豎直位置對應于燃料區(qū)域中相同的豎直位置。例如，頂部線1024表示在反應堆堆芯1002的頂部處或其附近且在燃料區(qū)域1004的上方的豎直位置。在該點處，中子通量的大小1022顯示為零或接近零。在中子通量的曲線圖1018的另一端，底部線1026表示在反應堆堆芯1002的底部處或其附近并且在燃料區(qū)域1004下方的豎直位置。底部線1026處的中子通量1022的大小在中子通量的廓線曲線圖1018上也處于零處或接近零。

應當理解，中子通量的廓線曲線圖1018、1020分別根據(jù)固定的徑向位置變量和豎直位置變量被示出。換句話說，中子通量的廓線描述了燃料區(qū)域1004的橫截面平面中的中子通量。如在中子通量的曲線圖1018中，橫截面平面可以是固定的徑向位置處的豎直平面，如在中子通量曲線圖1020中，橫截面平面可以是固定的豎直位置處的水平平面，或者橫截面平面還可以是與燃料區(qū)域1004相交的任何其它平面。在通量的曲線圖1018中，所選擇的徑向距離r由線1024表示。因此，中子通量大小1022根據(jù)沿線1024的豎直位置被示出。根據(jù)第一控制組件1006、1008、1010和第二控制組件1012、1014和1016的相對位置，選擇不同的徑向位置r將改變通量大小1022。

中子通量的廓線曲線圖1020根據(jù)在水平的x軸線上示出的徑向位置描述了在豎直的y軸線上示出的中子通量大小1028。在圖10中，中子通量的廓線曲線圖1020設置在核反應堆堆芯1002的下方，使得曲線圖上所示的徑向位置對應于燃料區(qū)域1004中相同的徑向位置。因此，左側(cè)線1030對應于核反應堆堆芯1002的最左徑向位置，右側(cè)線1032對應于核反應堆堆芯1002的最右徑向位置。曲線圖1020示出了中子通量的廓線，如上面所討論的，其是沿與燃料區(qū)域1004相交的平面的中子通量的曲線圖。曲線圖1020將中子通量表示為徑向位置的函數(shù)，并且因此對應于由線1034所示的固定的豎直位置z。換句話說，曲線圖1020示出了在由線1034所示的豎直位置z處與燃料區(qū)域1004相交的水平平面的中子通量1028。

圖11示出了核反應堆1100，核反應堆1100包括設置在其中的核反應堆堆芯1102和燃料區(qū)域1104。在實施方式中，第一可移動的控制組件1106、1108、1110可移動地設置在燃料區(qū)域1104的上方，并且可以以“自頂向下”的配置向下可滑動地延伸到燃料區(qū)域中。在該實施方式中，第二可移動的控制組件1112、1114和1116可移動地設置在燃料區(qū)域1004的下方，并且可以以“自底向上”的配置向上可滑動地延伸到燃料區(qū)域1104中。應當理解，其它控制組件配置也被公開，這些控制組件配置包括一個或更多個控制組件，該一個或更多個控制組件以徑向、橫向或其它方向設置，并且選擇性地可移動到燃料區(qū)域1004中。可移動的第一控制組件(1106、1108、1110)和第二可移動的控制組件(1112、1114、1116)的位置設置在與圖10中所示的配置不同的配置中。在圖11中，第一可移動的控制組件中的兩個1106、1108和第二可移動的控制組件中的兩個1112、1114各自向上平移相等的軸向距離。因此，圖11中所示的控制組件的配置與圖10中所示的控制組件的配置具有相同的絕對價值，但是燃料區(qū)域1104中產(chǎn)生的中子通量向上平移。圖11中的中子通量相對于圖10的向上平移在中子通量的廓線曲線圖1118中被示出，該曲線圖1118將中子通量1120描繪為核反應堆堆芯1102內(nèi)的豎直位置的函數(shù)。中子通量的廓線曲線圖1118定位成鄰近核反應堆堆芯1102，使得曲線圖1118中所示的豎直位置對應于核反應堆堆芯1102的相同的豎直位置。頂部線1122和底部線1124分別表示曲線圖和核反應堆堆芯1102的高的豎直位置和低的豎直位置。與圖10中所示的配置相比，在圖11中，由于第一可移動的控制組件1106、1108和第二可移動生物控制組件1112、1114的相對運動，中子通量大小1120與圖10中的曲線圖1018相比，在曲線圖1118上向上移位到較高豎直位置。該向上移位表示在由線1124所示的選定的徑向距離r所界定的豎直平面中的燃料區(qū)域1104中的中子通量的向上的移動。

圖11中的中子通量的廓線曲線圖1126將中子通量1128示出為燃料區(qū)域1104中的徑向位置的函數(shù)。曲線圖1126位于核反應堆堆芯1102的下方，以指示曲線圖1126上的徑向位置對應于核反應堆堆芯1102上的相同的徑向位置，如由左側(cè)線1130和右側(cè)線1132所示的。由于曲線圖1126是中子通量的廓線曲線圖，所以它示出了在由線1134所示的選定的豎直位置z處沿與燃料區(qū)域1104相交的水平平面的通量1128。

圖12示出了核反應堆1200，核反應堆1200包括核反應堆堆芯1202和燃料區(qū)域1204。第一可移動的控制組件1206、1208、1210和第二可移動的控制組件1212、1214和1216處于梯形配置中，以沿向右的方向t調(diào)整燃料區(qū)域1204中的中子通量。用于圖12的配置的中子通量的廓線曲線圖分別被示出為曲線圖1218和1220中的豎直位置和徑向位置的函數(shù)?；谟删€1222確定的固定的徑向位置來描繪中子通量的廓線1218，并且基于由線1224確定的固定的豎直位置來描繪中子通量廓線1220。

在下面的詳細描述中，對形成其一部分的附圖作出參考。在附圖中，除非上下文另外規(guī)定，否則相似的或同樣的符號在不同附圖中的使用通常表示相似或相同的項目。

詳細描述、附圖和權(quán)利要求中描述的說明性實施方案并不意味著是限制性的?？梢岳闷渌鼘嵤┓桨?，并且可以作出其它改變，而不偏離此處呈現(xiàn)的主題的精神或范圍。

本領域技術人員應認識到，本文描述的部件(例如，操作)、裝置、對象以及伴隨它們的討論被用作出于概念清楚的目的的示例，并且考慮了各種配置修改。因此，如本文所使用的，所提出的具體實施方案和伴隨的討論旨在代表它們較一般的類別。一般來說，任何具體實施方案的使用旨在代表其類別，并且具體部件(例如，操作)、裝置和對象的不包括不應該被認為是限制性的。

通過綜述給出，說明性實施方案包括：核控制組件；核裂變反應堆堆芯；核裂變反應堆；控制核裂變反應堆的方法；以及制造用于核裂變反應堆的控制組件的方法。

控制組件的實施方案在第一方向上選擇性地重新定位第一中子調(diào)整材料。選擇性地重新定位第一中子調(diào)整材料可以產(chǎn)生波的變化(例如，變動，移動等)?？刂平M件在第二方向上選擇性地重新定位第二中子調(diào)整材料。選擇性地重新定位第二中子調(diào)整材料可以抵消與重新定位第一中子調(diào)整材料相關的波的變化。通過示例，第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料可以朝向波的大體上相對的側(cè)來選擇性地重新定位。在其它實施方案中，第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料被選擇性地重新定位從而以其它方式控制波。

通過示例，中子調(diào)整材料可以包括吸收中子的毒物或另一種材料。通過另一個示例，中子調(diào)整材料可以包括水或降低中子速度的另一種材料。在一個實施方案中，第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料具有相同的組分。在另一個實施方案中，第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料具有不同的組分。

控制組件的實施方案選擇性地重新定位一個或更多個中子調(diào)整材料以控制核裂變反應堆的核裂變反應堆堆芯。雖然參照示例性增殖和燃燒反應堆(行波反應堆)提供了控制組件的以下描述，但是應當理解，下面的示例性控制組件可以用于任何類型的反應堆，包括但不限于輕水反應堆、重水反應堆、裂變反應堆、增殖反應堆、快速反應堆、增殖和燃燒反應堆，并可用于控制核堆芯的一個或更多個方面，包括但不限于核反應堆堆芯的反應性、溫度、通量、隨時間變化的通量、燃燒、燃燒率和任何其它特性。

選擇性地重新定位第一中子調(diào)整材料可以包括相對于核裂變反應堆堆芯的燃料區(qū)域的運動。選擇性地重新定位第一中子調(diào)整材料可以包括相對于第二中子調(diào)整材料的運動。選擇性地重新定位第一中子調(diào)整材料可以包括朝向波的運動或遠離波的運動。選擇性地重新定位第二中子調(diào)整材料可以包括相對于核裂變反應堆堆芯的燃料區(qū)域的運動。選擇性地重新定位第二中子調(diào)整材料可以包括相對于第一中子調(diào)整材料的運動。選擇性地重新定位第二中子調(diào)整材料可以包括朝向波的運動或遠離波的運動。

在一個實施方案中，控制組件控制波以校正增殖和燃燒核裂變反應堆的通量中的軸向不對稱性。校正通量中的軸向不對稱可以顯著減少一個或更多個燃料組件中的峰值燃耗(peakburn-up)。峰值燃耗可以是裂變?nèi)剂现邪l(fā)生的裂變的百分比或其它量度，由此5％的燃耗可表明5％的燃料經(jīng)歷裂變反應。燃耗可以與功率輸出有關。功率輸出可以與通量和材料特性的組合有關。通量分布因此通過給定的材料特性的組與功率輸出有關。

該控制組件的實施方案具有相配合以控制增殖分布的多個反應性控制組件。通過示例，除其它可選方案外，反應性控制組件可以相配合以控制燃料組件內(nèi)或反應堆堆芯內(nèi)的增殖分布。由于多個反應性控制組件的配合而引起的增殖分布的控制實現(xiàn)了以下中的至少一個：減少(例如，減小，最小化，消除等)反應堆堆芯中的功率位置的實質(zhì)上不希望的移位，減少反應堆堆芯的劑量要求方面的實質(zhì)上不希望的變化和減少峰值燃耗。

在一些情況下，第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料可以在相對于堆芯、燃料的相同和/或不同(或甚至多個)方向或者軸線上，或者甚至在堆芯的燃料組件的軸向上行進。

在第一中子調(diào)整材料和/或第二中子調(diào)整材料相對于堆芯的驅(qū)動器運動的一個實施方案中，中子調(diào)整材料可以沿核裂變反應堆堆芯的長度行進。在其它實施方案中，中子調(diào)整材料中的至少一個橫向穿過核裂變反應堆堆芯的長度行進。在還有的另外的實施方案中，中子調(diào)整材料中的至少一個沿核裂變反應堆堆芯的徑向方向行進。在還有的另外的實施方案中，中子調(diào)整材料中的至少一個沿核裂變反應堆堆芯的方位角方向行進。

在一些實施方案中，多個反應性控制組件包括“自頂向下”的中子調(diào)整材料和“自底向上”中子調(diào)整材料。自頂向下的中子調(diào)整材料(第一中子調(diào)整材料)可以在核裂變反應堆堆芯中從其頂部行進，并且可以延伸穿過反應堆堆芯的任何部分，包括但不限于行進穿過堆芯的遠端端部，使得中子調(diào)整材料的僅一部分設置在堆芯內(nèi)。自底向上的中子調(diào)整材料(第二中子調(diào)整材料)可以在核裂變反應堆堆芯中從其底部行進，并且可以延伸穿過反應堆堆芯的任何部分，包括但不限于行進穿過堆芯的遠端端部，使得中子調(diào)整材料的僅一部分設置在堆芯內(nèi)。雖然該描述和以下描述可以涉及“自頂向下”和/或“自底向上”，但這僅僅是參考許多圖中所示出的定向。應當理解，可以使用任何適當?shù)亩ㄏ?，包括徑向定向或徑向定向、“自頂向下”?或“自底向上”定向的組合。

在其它實施方案中，多個反應性控制組件包括第一側(cè)中子調(diào)整材料和第二側(cè)中子調(diào)整材料。第一側(cè)中子調(diào)整材料可以從其第一側(cè)在核裂變反應堆堆芯中行進。第二側(cè)中子調(diào)整材料可以從其第二側(cè)在核裂變反應堆堆芯中行進。通過示例，具有這樣的中子調(diào)整材料的組合的控制組件可以控制橫向的核裂變反應堆。

在另外的實施方案中，多個反應性控制組件包括至少一個中子調(diào)整材料，該至少一個中子調(diào)整材料在核裂變反應堆堆芯中橫向地橫跨其縱向方向行進。多個反應性控制組件還可以包括自頂向下的中子調(diào)整材料。自頂向下的中子調(diào)整材料可以沿大體上垂直于橫向中子調(diào)整材料在其中行進的平面的軸線行進，并且可以延伸穿過反應堆堆芯的任何部分，包括但不限于行進穿過堆芯的遠端端部，使得中子調(diào)整材料的僅一部分設置在堆芯內(nèi)。在其它實施方案中，多個反應性控制組件還包括自底向上的中子調(diào)整材料。自底向上的中子調(diào)整材料可以沿大體上垂直于橫向中子調(diào)整材料行進的平面的軸線行進，并且可以延伸穿過反應堆堆芯的任何部分，包括但不限于行進穿過堆芯的遠端端部，使得中子調(diào)整材料的僅一部分設置在堆芯內(nèi)。在還有的另外的實施方案中，多個反應性控制組件還包括第二中子調(diào)整材料，第二中子調(diào)整材料橫跨核裂變反應堆的縱向方向橫向地行進穿過核裂變反應堆堆芯。在還有的另外的實施方案中，多個反應性控制組件還包括第二中子調(diào)整材料，該第二中子調(diào)整材料還以其它方式移動穿過核裂變反應堆堆芯。

在還有的另外的實施方案中，多個反應性控制組件包括至少一個中子調(diào)整材料，該至少一個中子調(diào)整材料沿核裂變反應堆堆芯的徑向方向在核裂變反應堆堆芯中行進。多個反應性控制組件還可以包括自頂向下的中子調(diào)整材料，該自頂向下的中子調(diào)整材料可以延伸穿過反應堆堆芯的任何部分，包括但不限于行進穿過堆芯的遠端端部，使得中子調(diào)整材料的僅一部分設置在堆芯內(nèi)。自頂向下的中子調(diào)整材料可以沿大體上垂直于徑向中子調(diào)整材料在其中行進的平面的軸線行進。在其它實施方案中，多個反應性控制組件還包括自底向上的中子調(diào)整材料。自底向上的中子調(diào)整材料可以沿大體上垂直于徑向中子調(diào)整材料在其中行進的平面的軸線行進，并且可以延伸穿過反應堆堆芯的任何部分，包括但不限于行進穿過堆芯的遠端端部，使得中子調(diào)整材料的僅一部分設置在堆芯內(nèi)。在還有的另外的實施方案中，多個反應性控制組件還包括第二中子調(diào)整材料，該第二中子調(diào)整材料沿核裂變反應堆堆芯的徑向方向在核裂變反應堆堆芯中行進。在還有的另外的實施方案中，多個反應性控制組件還包括第二中子調(diào)整材料，該第二中子調(diào)整材料還以其它方式在核裂變反應堆堆芯中移動。

在還有的另外的實施方案中，多個反應性控制組件包括至少一個中子調(diào)整材料，該至少一個中子調(diào)整材料沿核裂變反應堆堆芯的方位角方向在核裂變反應堆堆芯中行進。多個反應性控制組件還可以包括自頂向下的中子調(diào)整材料，該自頂向下的中子調(diào)整材料可以延伸穿過反應堆堆芯的任何部分，包括但不限于行進穿過堆芯的遠端端部，使得中子調(diào)整材料的僅一部分設置在堆芯內(nèi)。在其它實施方案中，多個反應性控制組件還包括自底向上的中子調(diào)整材料，該自底向上的中子調(diào)整材料可以延伸穿過反應堆堆芯的任何部分，包括但不限于行進穿過堆芯的遠端端部，使得中子調(diào)整材料的僅一部分設置在堆芯內(nèi)。在還有的另外的實施方案中，多個反應性控制組件還包括第二中子調(diào)整材料，該第二中子調(diào)整材料沿核裂變反應堆堆芯的方位角方向在核裂變反應堆堆芯行進。在還有的另外的實施方案中，多個反應性控制組件還包括第二中子調(diào)整材料，該第二中子調(diào)整材料還以其它方式在核裂變反應堆堆芯中移動。

在其它實施方案中，多個反應性控制組件包括至少一個中子調(diào)整材料，該至少一個中子調(diào)整材料以相對于核裂變反應堆堆芯的縱向方向成一定角度在核裂變反應堆堆芯中行進。多個反應性控制組件還可以包括自頂向下的中子調(diào)整材料，該自頂向下的中子調(diào)整材料可以延伸穿過反應堆堆芯的任何部分，包括但不限于行進穿過堆芯的遠端端部，使得中子調(diào)整材料的僅一部分設置在堆芯內(nèi)。在其它實施方案中，多個反應性控制組件還包括自底向上的中子調(diào)整材料，該自底向上的中子調(diào)整材料可以延伸穿過反應堆堆芯的任何部分，包括但不限于行進穿過堆芯的遠端端部，使得中子調(diào)整材料的僅一部分設置在堆芯內(nèi)。在還有的另外的實施方案中，多個反應性控制組件還包括第二中子調(diào)整材料，該第二中子調(diào)整材料以相對于核裂變反應堆堆芯的縱向方向成一定角度在核裂變反應堆堆芯中行進。在還有的另外的實施方案中，多個反應性控制組件還包括第二中子調(diào)整材料，該第二中子調(diào)整材料還以其它方式移動穿過核裂變反應堆堆芯。

在還有的另外的實施方案中，多個反應性控制組件包括至少一個中子調(diào)整材料，該至少一個中子調(diào)整材料在功率循環(huán)的至少一部分期間保持靜止?？刂平M件可以包括驅(qū)動機構(gòu)。在一個實施方案中，驅(qū)動機構(gòu)配置成相對于至少一個中子調(diào)整材料選擇性地重新定位核反應堆堆芯的燃料。驅(qū)動機構(gòu)可以配置成在沿第一中子調(diào)整材料或第二中子調(diào)整材料的長度對齊的方向上平移燃料。在可選的或另外的實施方案中，驅(qū)動機構(gòu)配置成相對于中子調(diào)整材料以其它方式移動燃料。在還有的另外的實施方案中，驅(qū)動機構(gòu)配置成選擇性地重新定位燃料和中子調(diào)整材料中的至少一個(例如，燃料和中子調(diào)整材料都可以被移動，等)。

控制組件可以操作成控制沿核裂變反應堆堆芯的軸向方向的通量的位置。在另外的和可選的實施方案中，反應性控制組件操作成使核裂變反應堆堆芯內(nèi)的通量分布移位。多個控制組件可以定位成在反應堆循環(huán)期間降低徑向功率干擾的風險。在其它實施方案中，多個控制組件定位成使核裂變反應堆堆芯內(nèi)的通量分布朝向目標分布廓線移位?？刂平M件的使用可以大體上消除不期望的波移動(例如波移位，波熄滅(wavesnuffing)等)。

參考圖1a-1c和圖2并且通過非限制性綜述給出，將通過說明而不是限制來描述說明性的核裂變反應堆10。如圖1a-1b中所示，核裂變反應堆10包括設置在反應堆容器14中的核裂變反應堆堆芯12。根據(jù)一個實施方案，核裂變反應堆堆芯12包括多個核燃料組件，該多個核燃料組件具有多個管道，該多個管道配置成在燃料區(qū)域16內(nèi)容納核燃料。該多個核燃料組件可以設置在反應堆容器14內(nèi)。如圖2中所示，核裂變反應堆堆芯12包括裂變核燃料組件22(例如，一組起動器燃料組件等)和可變成裂變物質(zhì)的核燃料組件24(例如，一組進給燃料組件等)。裂變核燃料組件22可以包括用于使裂變反應開始的u-235(或任何其它合適的裂變?nèi)剂??？勺兂闪炎兾镔|(zhì)的核燃料組件24可以包括u-238或任何其它合適的可變成裂變物質(zhì)的核燃料。根據(jù)一個實施方案，核裂變反應堆10包括操縱系統(tǒng)。操縱系統(tǒng)可以包括容器中操縱系統(tǒng)。容器中操縱系統(tǒng)可以配置成提供至少一個裂變核燃料組件22和至少一個可變成裂變物質(zhì)的核燃料組件24，或其組合。與核裂變反應堆10相關聯(lián)的控制組件可以包括多個反應性控制組件。反應性控制組件可以配置成改變核裂變反應堆堆芯12的反應性。在一個實施方案中，核裂變反應堆10包括一個或更多個機構(gòu)的組件，該一個或更多個機構(gòu)的組件在圖1b-1c中被示出為中子調(diào)整材料驅(qū)動組件40。中子調(diào)整材料驅(qū)動組件40被定位成操縱多個反應性控制組件。如圖1a-1c中所示，核裂變反應堆10還包括反應堆冷卻劑系統(tǒng)30。

仍然參考圖1a-1c和圖2，核裂變反應堆10的實施方案可以根據(jù)需要針對任何應用來設定尺寸。例如，核裂變反應堆10的各種實施方案可以根據(jù)需要在低功率(約300mwt-約500mwt)應用、中等功率(約500mwt-約1000mwt)應用和大功率(大約1000mwt以及以上)應用中使用。

雖然核裂變反應堆10的實施方案基于沒有傳統(tǒng)上與輕水反應堆(“l(fā)wr”)相關聯(lián)的水誘導的中子阻抗的液態(tài)金屬冷卻的快速反應堆技術的元件，但是應當理解，所描述的控制組件可以針對該反應堆的控制的任何合適的使用在任何核反應堆中使用。在各種實施方案中，反應堆冷卻劑系統(tǒng)30包括設置在反應堆容器14中的液態(tài)鈉池。在這種情況下，圖1的核裂變反應堆堆芯12沒入在反應堆容器14中的鈉冷卻劑的池中。反應堆容器14由容納容器32包圍，該容器32在從反應堆容器14泄漏的可能性小的情況下有助于防止鈉冷卻劑的損失。

在各種實施方案中，反應堆冷卻劑系統(tǒng)30包括示出為泵34的反應堆冷卻劑泵。如圖1a-1b中所示，反應堆冷卻劑系統(tǒng)30包括兩個泵34。根據(jù)需要，泵34可以是任何合適的泵(例如，機電泵、電磁泵等)。

仍然參考圖1a-1b，反應堆冷卻劑系統(tǒng)30還包括熱交換器36。熱交換器36設置在液態(tài)鈉池中。根據(jù)一個實施方案，熱交換器36在熱交換器36的另一側(cè)上具有非放射性的中間鈉冷卻劑。為此，熱交換器36可以被認為是中間熱交換器。根據(jù)一個實施方案，蒸汽發(fā)生器與熱交換器36是熱連通的。應當理解，根據(jù)需要，可以使用任何數(shù)量的泵34，熱交換器36和蒸汽發(fā)生器。

泵34通過核裂變反應堆堆芯12循環(huán)一次鈉冷卻劑。所泵送的一次鈉冷卻劑在核裂變反應堆堆芯12的頂部離開核裂變反應堆堆芯12，并且經(jīng)過熱交換器36的一側(cè)。根據(jù)一個實施方案，加熱的中間鈉冷卻劑經(jīng)由中間鈉回路38循環(huán)到蒸汽發(fā)生器。蒸汽發(fā)生器可以產(chǎn)生蒸汽以驅(qū)動渦輪機和發(fā)電機。根據(jù)其它實施方案，加熱的中間體鈉冷卻劑循環(huán)至熱交換器，以用于還有的另外的用途。

再次參考圖1a-3，說明性的核裂變反應堆堆芯12包括裂變核燃料組件22、可變成裂變物質(zhì)的核燃料組件24和具有多個反應性控制組件的控制組件。在一個實施方案中，該多個反應性控制組件包括第一反應性控制組件50和第二反應性控制組件60。第一反應性控制組件50包括第一中子調(diào)整材料52，而第二反應性控制組件60包括第二中子調(diào)整材料62。第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料可以相同或不同，并且在一些情況下可以在它們的差異方面被選擇和定制，以改善對通量和/或波的形狀的控制。在一個實施方案中，控制系統(tǒng)包括多個第一中子調(diào)整材料52，其足以滿足緊急停堆事件期間控制核裂變反應堆10的關閉的各種標準。因此，在緊急停堆事件期間，第二中子調(diào)整材料62因此可起到相對小的作用(如果有的話)。通過示例，第二中子調(diào)整材料可以不與緊急停堆系統(tǒng)相關聯(lián)。

如圖2中所示，在一個實施方案中，控制組件包括十八個第一反應性控制組件50和八個第二反應性控制組件60。在一個實施方案中，圖2示意性地表示twr設計。在其它實施方案中，控制組件包括不同數(shù)量和/或布局的反應性控制組件50以及不同數(shù)量和/或布局的反應性控制組件60中的至少一個。盡管圖2示出了以特定布置定向的第一反應性控制組件50和第二反應性控制組件60，但是根據(jù)各種其它實施方案，反應性控制組件50和反應性控制組件60中的至少一個可以以其它方式定位在核裂變反應堆堆芯12內(nèi)。

如圖1a-1b中所示，燃料區(qū)域16通常為圓柱形并且沿著軸向方向70延伸。在一個實施方案中，燃料區(qū)域16包括示出為頂端部72的第一端部和示出為底端部74的大體上相對的第二端部。雖然使用“頂端部”和“底端部”來描述燃料區(qū)域16，但是這些短語僅參考了附圖所示的定向。應當理解，可以使用任何適當?shù)娜剂隙研九渲煤?或定向并且仍然在大體上相對的端部72和端部74的范圍內(nèi)。如圖2-3中所示，核裂變反應堆堆芯12和燃料區(qū)域16界定徑向方向76(例如，從核裂變反應堆堆芯12或燃料區(qū)域16的中心向外到感興趣位置的距離可以沿著該方向來測量等)和方位角方向78(例如，沿著該方位角方向78圍繞軸向方向70或核裂變反應堆堆芯12或燃料區(qū)域16的外周的位置可以被界定等)。

第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62可以相對于燃料區(qū)域16(例如，沿著軸向方向70、徑向方向76、方位角方向78等中的中的任何一個或更多個(或組合))是可選擇性地重新定位的。在其它實施方案中，第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62相對于反應堆容器14是可選擇性地重新定位的。如圖5中所示，控制組件包括中子調(diào)整材料驅(qū)動組件40。根據(jù)一個實施方案，中子調(diào)整材料驅(qū)動組件40包括聯(lián)接到第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62的至少一個驅(qū)動機構(gòu)。通過示例，該至少一個驅(qū)動機構(gòu)可以包括用于移動控制組件的至少一個組件的裝置，包括但不限于致動器(例如，馬達等)。致動器可以聯(lián)接到第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62(例如，使用第一驅(qū)動線和第二驅(qū)動線以及使用第一抓鉤(grapple)和第二抓鉤，使用第一驅(qū)動線和第二抓鉤，等。)。通過另一示例，該至少一個驅(qū)動機構(gòu)可以包括聯(lián)接到第一中子調(diào)整材料52的第一致動器(例如，使用第一驅(qū)動線和第一抓鉤等)以及聯(lián)接到第二中子調(diào)整材料62的第二致動器(例如，使用第二驅(qū)動線和第二抓鉤等)。

在一個實施方案中，用于移動控制組件的至少一個組件的裝置定位成相對于燃料區(qū)域16(例如，沿軸向方向70進入和離開燃料區(qū)域16等)使第一中子調(diào)整材料52平移。另外地或可選地，該至少一個致動器可以定位成相對于燃料區(qū)域16使第二中子調(diào)整材料62平移。通過示例，致動器可以定位在燃料區(qū)域16的頂端部72處(例如，在燃料區(qū)域16上方等)。在另一個實施方案中，反應堆容器14包括第一端部(例如，頂端部等)和大體上相對的第二端部(例如，底端部等)。第一致動器和第二致動器可以定位在反應堆容器14的第一端部處。驅(qū)動線可以在聯(lián)接到致動器的第一端部和聯(lián)接到中子調(diào)整材料的第二端部之間向下延伸。第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62中的至少一個可以定位在接受器內(nèi)。通過示例，接受器可以包括管狀體(例如，中空構(gòu)件，管道等)。一個或更多個重新定位裝置可以定位成選擇性地重新定位接受器，并且從而選擇性地重新定位第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62。

根據(jù)圖3中所示的實施方案，該至少一個驅(qū)動機構(gòu)配置成將第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62以不同方向分別設置(例如，暴露，平移，插入，引入，收回等)到燃料區(qū)域16的頂端部72和燃料區(qū)域16的底端部74中。如圖3中的箭頭所示，第一中子調(diào)整材料52向下設置，并且第二中子調(diào)整材料62向上設置。在一個實施方案中，該至少一個驅(qū)動機構(gòu)定位成或以其它方式配置成將第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62沿著軸向方向70提供到燃料區(qū)域16的大體上相對的端部。燃料區(qū)域16內(nèi)的通量分布從而可以朝向燃料區(qū)域16的頂端部72向上移位(例如，相對于包括傳統(tǒng)控制組件的核裂變反應堆堆芯，遠離第二中子調(diào)整材料等)。

如圖2中所示，說明性的核裂變反應堆堆芯12包括安全中子調(diào)整材料82。安全中子調(diào)整材料82相對于燃料區(qū)域16是可選擇性地重新定位的。通過示例，安全中子調(diào)整材料82可以在操作位置(例如，從燃料區(qū)域16收回，與燃料區(qū)域16間隔開等)和關閉位置(例如，沿燃料區(qū)域16至少部分地布置，等)之間是可選擇性地重新定位的。

在圖2中，核裂變反應堆堆芯12被示出為包括可以是靜止的、被動或主動控制的控制棒或補償棒84?？刂苹蜓a償棒84可以在功率循環(huán)期間保持固定?？刂茥U或補償棒84可以包括一個或更多個傳感器。在其它實施方案中，控制或補償棒84由一個或更多個第一反應性控制組件50代替。在其它實施方案中，核裂變反應堆堆芯12不包括控制或補償棒84。

根據(jù)圖2中所示的實施方案，核裂變反應堆堆芯12包括傳感器86。傳感器86可以配置成提供感測信號(例如，數(shù)據(jù)等)。在一個實施方案中，傳感器86包括通量監(jiān)測器。傳感器86可以配置成提供與核裂變反應堆堆芯12內(nèi)的通量分布相關的感測信號，無論反應堆堆芯12是否包括控制棒或補償棒84。通過示例，傳感器86可以包括軸向通量監(jiān)測器。軸向通量監(jiān)測器可以配置成提供與核裂變反應堆堆芯12內(nèi)的通量分布的軸向廓線相關的感測信號。

仍然參考圖2，說明性核裂變反應堆堆芯12包括六個安全中子調(diào)整材料82。如圖2中所示，說明性核裂變反應堆堆芯12包括四個pi棒(pirods)84。核裂變反應堆堆芯12可以包括一個傳感器86。在其它實施方案中，核裂變反應堆堆芯12包括不同數(shù)量的安全中子調(diào)整材料82。核裂變反應堆堆芯12可具有不同數(shù)量的pi棒84。在還有的另外的實施方案中，核裂變反應堆堆芯12包括更多或更少的傳感器86。根據(jù)各種其它實施方案，至少一個安全中子調(diào)整材料82和pi棒84可以以其它方式定位在核裂變反應堆堆芯12內(nèi)。如圖2中所示，傳感器86定位在核裂變反應堆堆芯12內(nèi)。傳感器86可以安裝、附接或以其它方式聯(lián)接到核裂變反應堆堆芯12的各種部件。在其它實施方案中，傳感器86相對于核裂變反應堆堆芯12遠程地定位。相對于核裂變反應堆堆芯12遠程定位的傳感器86可以聯(lián)接到核裂變反應堆堆芯12的一個或更多個部件，或者還可以其它方式被支撐。

根據(jù)圖2-3中所示的實施方案，第一中子調(diào)整材料52與第二中子調(diào)整材料62間隔開。通過示例，第一中子調(diào)整材料52可以沿著燃料區(qū)域16的徑向方向76與第二中子調(diào)整材料62間隔開。另外地或可選地，第一中子調(diào)整材料52可以沿著燃料區(qū)域16的方位角方向78與第二中子調(diào)整材料62間隔開。在還有的另外的實施方案中，第一中子調(diào)整材料52從第二中子調(diào)整材料62成角度地偏移。如圖2-3中所示，控制組件包括相對于彼此間隔開的多個中子調(diào)整材料。在其它實施方案中，第一中子調(diào)整材料52中的至少一個在核裂變反應堆堆芯12內(nèi)與第二中子調(diào)整材料62中的至少一個軸向?qū)R(例如，沿軸向方向70，沿著徑向方向76等)。

在一個實施方案中，核裂變反應堆堆芯12和燃料區(qū)域16具有第一橫向側(cè)92和大體上相對的第二橫向側(cè)94。第一中子調(diào)整材料52可以定位在燃料區(qū)域16的第一橫向側(cè)92上。第二中子調(diào)整材料62可以定位在燃料區(qū)域16的大體上相對的第二橫向側(cè)94上。第一中子調(diào)整材料52和/或第二中子調(diào)整材料62可以設置成進入核裂變反應堆堆芯12中的燃料區(qū)域16的相對側(cè)。第一中子調(diào)整材料52和/或第二中子調(diào)整材料62還可以在軸向側(cè)(例如，“自頂向下”和/或“自底向上”)和/或徑向側(cè)進入燃料區(qū)域16，以及設置在燃料區(qū)域16的第一橫向側(cè)92和/或第二橫向側(cè)94上。第一中子調(diào)整材料62和第二中子調(diào)整材料62可以以上述配置的組合進入燃料區(qū)域16，包括但不限于，第一中子調(diào)整材料52以“自頂向下”的配置設置在核裂變反應堆堆芯12的上方和第二中子調(diào)整材料62以徑向定向設置并且能夠從相對更靠近燃料區(qū)域16的底端部74定位的徑向側(cè)平移到燃料區(qū)域16中。應當理解，在燃料區(qū)域15的底端部74和頂端部72之間相隔任何相對距離的第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62的定向(軸向、徑向、橫向等)的任何組合均在本公開的范圍內(nèi)。

第一反應性控制組件50可以包括第一中子調(diào)整材料52設置在其內(nèi)的接受器。第二反應性控制組件60可以包括第二中子調(diào)整材料62設置在其內(nèi)的接受器。接受器可以包括類似于燃料組件的管狀體。根據(jù)圖3中所示的實施方案，第一反應性控制組件50包括第一接受器54，第一中子調(diào)整材料52可移動地設置在第一接受器54內(nèi)。如圖3中所示，第二反應性控制組件60包括第二接受器64，第二中子調(diào)整材料62可移動地設置在第二接受器64內(nèi)。第一接受器54和第二接受器64延伸穿過燃料區(qū)域16的至少一部分。

在其它實施方案中，第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62定位在與第一反應性控制組件50和第二反應性控制組件60兩者相關聯(lián)的共同接受器內(nèi)。根據(jù)一個實施方案，中子調(diào)整材料驅(qū)動組件40包括定位在共同接受器內(nèi)和第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62之間的機構(gòu)(例如，螺桿機構(gòu)、致動器、密封流體室等)。機構(gòu)的致動或接合可以改變第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62的相對位置。通過示例，聯(lián)接到第一中子調(diào)整材料52的螺釘可以螺紋連接到與第二中子調(diào)整材料62(例如，使用致動器等)聯(lián)接的螺母中，從而改變第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62的相對位置(例如，使該兩個中子調(diào)整材料一起拉動等)。中子調(diào)整材料驅(qū)動組件40的致動器可以使第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62一起升高和降低。

在高增殖率反應堆中，燃料優(yōu)先在具有較高通量水平的區(qū)域中增殖。波因此由正產(chǎn)生功率(波的功率分布和/或功率通量)的區(qū)域界定，這導致可變成裂變物質(zhì)的燃料與過剩中子一起增殖的區(qū)域。增殖主要發(fā)生在波之前。通過示例，中子調(diào)整材料可以接近波的第一側(cè)。增殖可以主要發(fā)生在波的大體上相對的第二側(cè)上，以使可變成裂變物質(zhì)的燃料增殖并且產(chǎn)生用于另外的功率波的新的燃料位置。燃料位置也因此隨波而移動。功率與通量性質(zhì)和材料性質(zhì)有關。隨著增殖燃料產(chǎn)生功率，核裂變反應堆內(nèi)的功率分布也可以在波運動的方向上行進。

根據(jù)本文公開的實施方案，由于中子調(diào)整材料和核裂變反應堆10的燃料之間的相對運動，波運動(即功率波的波移位、波熄滅，等)是可控制的并且發(fā)生。由于中子調(diào)整材料向堆芯內(nèi)的引入吸收波中的中子或使波中的中子減緩，那些中子不大可能或者使另一個原子裂變或使可變成裂變物質(zhì)的原子增殖成裂變?nèi)剂?。在這種使用中子調(diào)整材料對中子的控制和反應中，當中子調(diào)整材料和燃料之間相對運動時，波遠離中子調(diào)整材料移動。燃料中相對較靠近中子調(diào)整材料的區(qū)域具有降低的通量水平，這降低了相鄰可可變成裂變物質(zhì)的材料內(nèi)的增殖率。在中子調(diào)整材料和燃料之間相對運動時，該波因此遠離中子調(diào)整材料被推動。沿著裂變反應堆堆芯1002軸向和徑向地選擇性地放置第一控制組件、第二控制組件和/或另外的控制組件的位置允許相對于堆芯沿軸向和/或徑向方向的波移動、波移位和波形形成。沿軸向和/或徑向方向?qū)Σǖ恼{(diào)整允許選擇核裂變反應堆10中的中子通量水平的位置和大小，更具體地說，軸向和/或徑向波形形成允許在一段時間在反應堆堆芯1002的一部分中選擇通量的總量(在本位也被稱為時間積分通量)。由于控制組件沿反應堆堆芯1002的增大的分布，相對的控制組件沿裂變反應堆堆芯軸向和/或徑向的放置允許對于給定的絕對控制價值數(shù)值使中子通量形狀的范圍增加。例如，可以通過將“自頂向下”控制組件插入固定長度到燃料區(qū)域1004中，或者可選地，通過將“自頂向下”的控制組件插入固定長度的一半到燃料區(qū)域1004中，以及通過將“自底向上”控制組件插入固定長度的一半到燃料區(qū)域1004中，來實現(xiàn)恒定的絕對控制價值數(shù)值。盡管上述兩種配置可以具有相同的絕對控制價值數(shù)值，但是兩種配置之間的中子通量的形狀不同，并且因此可以更準確地控制燃料區(qū)域中的時間積分通量。在另一個實施方式中，控制組件可以包括裂變材料，裂變材料包括但不限于與毒物或其它燃料控制材料組合的裂變材料，以維持系統(tǒng)的時間積分中子通量并因此使波移位停止。

中子調(diào)整材料和燃料區(qū)域之間的另外的相對運動再次推動波遠離中子調(diào)整材料。本文公開的重新定位裝置采用一個或更多個中子調(diào)整材料以選擇性地將波定位到一個或更多個所需的位置中。該一個或更多個所需的位置可以隨時間、功率周期而變化或基于還有的其它因素而變化。

在核裂變反應堆運行期間，可以引入新的進給組件作為燃料再分配過程的一部分。然后，新的進給組件被增殖并沿核裂變反應堆堆芯內(nèi)的波(例如，駐波等)產(chǎn)生功率。核裂變反應堆的反應性傳統(tǒng)上是通過將中子調(diào)整材料從燃料區(qū)域的上方朝向燃料區(qū)域的底端部向下平移來控制的。中子調(diào)整材料的這種平移可以將波向下推動。

核裂變反應堆的反應性傳統(tǒng)上通過將中子調(diào)整材料平移更遠而進入到燃料區(qū)域來控制。波運動可以導致燃料區(qū)內(nèi)的軸向不對稱的通量分布。軸向不對稱的通量分布優(yōu)先使進給組件的下半部分中的新的燃料增殖。通過示例，軸向不對稱的通量分布可以優(yōu)選地使進入的進給組件的下半部分中的新的燃料增殖。當進給組件產(chǎn)生功率時，它們的钚分布和反應性在燃料柱的下半部分中達到最高點。

傳統(tǒng)上將中子調(diào)整材料進一步提供到燃料區(qū)域中以控制核裂變反應堆堆芯的輸出，從而進一步降低進給組件的接下來的連鎖反應級(generation)的通量分布。進給組件中的連續(xù)的連鎖反應級中的钚分布可以因此偏斜得甚至更低。這種波運動在核反應堆堆芯的生命周期期間繼續(xù)。當波移動到核裂變反應堆堆芯的底部時，通量分布可以達到平衡。當增大的中子泄漏(例如穿過核裂變反應堆堆芯的底部泄漏出，等)使進一步的波運動停止時，可以達到該平衡。

如圖4所示，核裂變反應堆堆芯的功率分布由于波運動而移位。說明性功率分布曲線圖100提供了使熱通量(例如，以瓦特每平方米等)與位置(例如，以米為單位測量的高度，等)有關的各種廓線。說明性功率分布曲線圖100包括第一功率分布廓線(示出為壽命開始廓線110)以及第二功率分布廓線(示出為壽命終止廓線120)。壽命終止廓線120相對于壽命開始廓線110之間的差異表明，功率朝向核裂變反應堆堆芯的底部移動。移位的波的新平衡導致功率和燃耗峰值發(fā)生在燃料組件的中間面以下。這種功率和燃耗峰值可以導致twr所需的燃耗和原子平均離位(“dpa”)的大幅增加以及網(wǎng)格板的dpa的顯著增加。

通過運行“受控的”數(shù)值分析案例，申請人在執(zhí)行創(chuàng)新的計算方法的同時，確定了不需要的波運動的問題。核反應堆堆芯的數(shù)值分析傳統(tǒng)上已經(jīng)“不受控制的”被運行，其中所有的中子調(diào)整材料在收回位置都被建模，中子計算中的裂變源通過有效的中子倍增因子(“keff”)被縮小。用這種傳統(tǒng)的計算方法，行波的運動并未出現(xiàn)。當執(zhí)行受控的數(shù)值分析案例時，申請人對中子調(diào)整材料的激活深度進行了迭代，并明確地對中子調(diào)整材料位置進行了建模。當在不受控制的案例中和受控制的案例中對反應堆進行建模時，申請人確定燃料組件的燃耗從29％增加到33％，并且相應地dpa分別從540dpa增加到640dpa。申請人認為，本文中所公開的控制系統(tǒng)也可以改變循環(huán)期間的反應性擺幅(reactivityswing)，由此減少在功率循環(huán)期間的排放數(shù)量并增加燃料的停留時間。

中子調(diào)整材料的價值與中子調(diào)整材料的有用性相關以衰減或控制核裂變反應堆堆芯內(nèi)的反應性。中子調(diào)整材料的價值可以隨著核裂變反應堆堆芯內(nèi)的時間和位置而變化。波運動可以降低中子調(diào)整材料的價值的絕對數(shù)值。價值的絕對數(shù)值的降低意味著中子調(diào)整材料的衰減或控制反應性的能力降低。波運動可以降低中子調(diào)整材料的價值的絕對數(shù)值，這是因為它們具有衰減或控制反應性的降低的能力，該反應性更遠地遠離大部分中子調(diào)整材料而移位。

控制組件提供核反應堆堆芯的燃料和一個或更多個中子調(diào)整材料之間的相對運動。這種相對運動用于調(diào)節(jié)核裂變反應堆堆芯12內(nèi)的波運動。在一個實施方案中，控制組件相對于在功率循環(huán)的至少一部分期間保持靜止的燃料選擇性地重新定位一個或更多個中子調(diào)整材料。在另一個實施方案中，控制組件使燃料相對于在功率循環(huán)的至少一部分期間保持靜止的一個或多個中子調(diào)整材料選擇性地重新定位。在另外一個實施方案中，控制組件在功率循環(huán)期間選擇性地重新定位燃料和一個或更多個中子調(diào)整材料。通過示例，控制組件可以在功率循環(huán)期間同時重新定位燃料和一個或更多個中子調(diào)整材料。通過另一個示例，控制組件可以在功率循環(huán)期間順序重新定位燃料和一個或更多個中子調(diào)整材料。

根據(jù)圖2-3和圖5中所示的說明性實施方案，控制組件包括控制器200。中子調(diào)整材料驅(qū)動組件40的多個驅(qū)動機構(gòu)210聯(lián)接到第一中子調(diào)整材料52。另外地或可選地，中子調(diào)整材料驅(qū)動組件40的多個驅(qū)動機構(gòu)210可以聯(lián)接到第二中子調(diào)整材料62。根據(jù)一個實施方案，多個驅(qū)動機構(gòu)210的致動改變第一中子調(diào)整材料52的位置。多個驅(qū)動機構(gòu)210的致動也可以改變第二中子調(diào)整材料62的位置。

在一個實施方案中，控制器200接合多個驅(qū)動機構(gòu)210，以在相同的功率循環(huán)期間改變第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62的位置。通過示例，控制器200可以接合多個驅(qū)動機構(gòu)以同時改變第一中子調(diào)整材料52的一個或更多個組件的位置。另外地或可選地，控制器200可以接合多個驅(qū)動機構(gòu)，以同時(相對于彼此或相對于第一中子調(diào)整材料52)改變第二中子調(diào)整材料62的一個或更多個組件的位置。通過另一個示例，控制器200可以接合多個驅(qū)動機構(gòu)以順序地改變第一中子調(diào)整材料52和/或第二中子調(diào)整材料62相對于彼此或其它的第一中子調(diào)整材料組件和/或第二中子調(diào)整材料組件的位置。這種同時或順序的運動可以包括第一中子調(diào)整材料52的每一個和第二中子調(diào)整材料62中的每一個。在其它實施方案中，同時或順序的運動涉及移動第一中子調(diào)整材料52的子集。在其它實施方案中，同步或順序的運動涉及移動第二中子調(diào)整材料62的子集。

在另一個實施方案中，控制器200接合多個驅(qū)動機構(gòu)210，以在第一功率循環(huán)期間改變第一中子調(diào)整材料52的位置?？刂破?00可接合多個驅(qū)動機構(gòu)210，以此后在第一功率循環(huán)期間或之后除去第一中子調(diào)整材料52?？刂破?00可接合多個驅(qū)動機構(gòu)210，以隨后在第二功率循環(huán)期間改變第二中子調(diào)整材料62的位置。在其它實施方案中，控制器200配置成在功率循環(huán)期間固定至少一個第一中子調(diào)整材料52的位置。在其它實施方案中，控制器200配置成在功率循環(huán)期間固定至少一個第二中子調(diào)整材料52的位置?？刂破?00可以接合多個驅(qū)動機構(gòu)210，以在功率循環(huán)期間改變第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62中的至少一個的位置。

在一個實施方案中，在功率循環(huán)開始時，第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62初始地定位在燃料區(qū)域16的頂端部72處或頂端部72的上方。通過示例，核裂變反應堆堆芯12可以具有在“完全收回”狀態(tài)內(nèi)的1.001的目標keff。目標keff可以提供裕度以有利于啟動，同時減小在意外解鎖的不大可能的事件中可以被引入的價值的絕對價值。

控制器200可以接合多個驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個，以在功率循環(huán)的開始階段將第二中子調(diào)整材料62降低到在燃料區(qū)域16的底端部74處或下方的中間位置。在用于起動的反應性不足夠的情況下，可以將第二中子調(diào)整材料62從核裂變反應堆堆芯12中去除或由重新定位裝置選擇性地重新定位到中間位置。可以使用傳統(tǒng)的僅自頂向下的控制方法，直到存在足夠的過量反應性以選擇性地重新定位第二中子調(diào)整材料62。

控制器200可以接合多個驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個，以選擇性地重新定位第一中子調(diào)整材料52。在一個實施方案中，控制器200因此選擇性地重新定位第一中子調(diào)整材料52以控制核裂變反應堆堆芯12內(nèi)的反應性。通過示例，控制器200可以在功率循環(huán)期間選擇性地重新定位第一中子調(diào)整材料52以根據(jù)傳統(tǒng)方法和標準來控制反應性?？刂破?00可以接合多個驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個，以選擇性地重新定位第二中子調(diào)整材料62以使波移位。通過示例，控制器200可以接合多個驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個，以從中間位置選擇性地重新定位第二中子調(diào)整材料62。在一個實施方案中，控制器200接合多個驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個，以選擇性地重新定位第二中子調(diào)整材料62從而減少核裂變反應堆堆芯12內(nèi)的不期望的波運動(例如，根據(jù)本文公開的獨特方法和標準等)。在一個實施方案中，第二中子調(diào)整材料62的運動在較長的時間段內(nèi)(例如，周規(guī)模的運動，月規(guī)模的運動等等)而不是相對較短的時間范圍(例如，數(shù)小時，數(shù)天等)內(nèi)發(fā)生。通過示例，第二中子調(diào)整材料62的運動可以是增量的并且可以以每周厘米數(shù)量級的速率發(fā)生。通過另一個示例，第二中子調(diào)整材料62的運動可以是增量式的并且以每月大約數(shù)厘米的速率發(fā)生。另外地或可選地，第二中子調(diào)整材料62的運動相對于傳統(tǒng)上與安全控制系統(tǒng)相關聯(lián)的中子調(diào)整材料的快速致動可以是增量式的和緩慢的(例如，以每小時大約數(shù)米的速率，以每天大約數(shù)米的速率等)。

第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62的運動可以是對稱的(例如，第一中子調(diào)整材料52向下運動10cm和第二中子調(diào)整材料62向上運動10cm等)或不對稱的(例如，第二中子調(diào)整材料62的運動不等于(并且可以大于或小于)第一中子調(diào)整材料52的運動等)。在一個實施方案中，控制器200對稱地移動具有相等價值的第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62。在另一個實施方案中，控制器200不對稱地移動具有不同的價值的第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62。通過示例，具有更大的價值的絕對數(shù)值的第二中子調(diào)整材料62可以移動得更少或移動更淺的暴露深度，并且仍然提供期望的波運動上的移位或防止波運動。

控制器200配置成與至少一個驅(qū)動機構(gòu)210接合以改變核裂變反應堆堆芯12的燃料區(qū)域16內(nèi)的通量分布(例如，以校正波的運動等)。如上面參考圖1所指出的，控制棒驅(qū)動組件40可以包括一個或更多個驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)210是該一個或更多個驅(qū)動機構(gòu)的一個示例?？刂破?00可以接合多個驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個以協(xié)調(diào)第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62的運動。在一個實施方案中，控制器200接合多個驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個，使得第一中子調(diào)整材料52下降到燃料區(qū)域16中(例如，從燃料區(qū)域16的上方，等)，并且第二中子調(diào)整材料62被升高進入燃料區(qū)域16中(例如，從燃料區(qū)域16下方，等)。在其它實施方案中，控制器200接合多個驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個，使得第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62相對于彼此選擇性地重新定位并在大體上相反的方向上行進(例如，在核裂變反應堆堆芯12的正常操作期間在大體上相反的方向上移動穿過燃料區(qū)域16，等)。在另外的其它實施方案中，控制器200接合多個驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個，使得第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62彼此協(xié)調(diào)并且“夾緊”核裂變反應堆堆芯12的燃料區(qū)域16。

在圖5中，該多個驅(qū)動機構(gòu)210在輸入/輸出接口220處聯(lián)接到控制器200。根據(jù)圖5中所示的實施方案，傳感器86在輸入/輸出接口230處聯(lián)接到控制器200?？刂破?00可以聯(lián)接到還有的其它部件，以實現(xiàn)以下中的至少一個：發(fā)送命令信號來控制該還有的其它部件的操作以及從其接收數(shù)據(jù)信號。

在圖5中，控制組件包括三個驅(qū)動機構(gòu)210。在另一個實施方案中，單個驅(qū)動機構(gòu)210聯(lián)接到第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62，該單個驅(qū)動機構(gòu)210的致動改變第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62的位置。在還有的其它實施方案中，控制組件包括更多或更少的驅(qū)動機構(gòu)210，如用于相對于彼此或相對于另外的第一中子調(diào)整材料52和/或第二中子調(diào)整材料62對稱地和/或不對稱地移動第一中子調(diào)整材料52和/或第二中子調(diào)整材料62將是合適的。

控制器200可以被實現(xiàn)為通用處理器、專用集成電路(asic)、一個或更多個現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、數(shù)字信號處理器(dsp)、包含一個或更多個處理部件的電路、用于支持微處理器、一組處理部件或其它合適的電子處理部件的電路系統(tǒng)。根據(jù)圖5中所示的實施方案，控制器200包括處理電路202和存儲器204。處理電路可以包括asic、一個或更多個fpga、dsp、包含一個或更多個處理部件的電路、用于支持微處理器的電路，一組處理部件或其它合適的電子處理部件。

在一些實施方案中，處理電路202配置成執(zhí)行存儲在存儲器204中的計算機代碼，以有利于本文所描述的活動。存儲器204可以是能夠存儲與本文所描述的活動相關的數(shù)據(jù)或計算機代碼的任何易失性或非易失性計算機可讀存儲介質(zhì)。在一個實施方案中，存儲器204具有配置為由處理電路202執(zhí)行的計算機代碼模塊(例如，可執(zhí)行代碼、目標代碼、源代碼、腳本代碼、機器代碼等)。在一些實施方案中，控制器200表示處理設備(例如，服務器、數(shù)據(jù)中心等)的集合。在這種情況下，處理電路202表示設備的共同處理器，并且存儲器204表示設備的共同儲存設備。

根據(jù)一個實施方案，控制器200配置成基于與燃料區(qū)域16相關聯(lián)的目標通量分布來致動多個驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個。在一個實施方案中，目標通量分布以燃料區(qū)域16的軸向中點為中心。目標通量分布可以包括用于燃料區(qū)域16的期望的通量分布。通過示例，目標通量分布可以具有軸向、徑向和方位角變化中的至少一個的期望的通量分布。通過另一個示例，目標通量分布可以具有與沿著燃料區(qū)域16的多個軸向位置相關聯(lián)的多個通量值。在規(guī)定的時間范圍內(nèi)的期望的通量分布可以具有期望的形狀(例如，功率瓣(powerlobes)，起伏的廓線等)。在其它實施方案中，在規(guī)定的時間范圍內(nèi)的期望的通量分布包括一個或更多個期望的角度通量梯度(例如，以提供螺旋的波運動等)。根據(jù)另一個實施方案，控制器200配置成基于目標功率產(chǎn)生來致動多個驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個。目標功率產(chǎn)生可以根據(jù)燃料區(qū)域16中的通量的所建模的或感測的量與目標通量分布相關聯(lián)。

在另一個實施方案中，目標通量分布包括用于燃料區(qū)域16的期望的功率分布。通過示例，目標通量分布可以包括具有軸向、徑向和方位角變化中的至少一個的期望的通量分布。在另外一個實施方案中，目標通量分布包括用于燃料區(qū)域16的期望的溫度分布。在還有的另一個實施方案中，目標通量分布包括沿燃料區(qū)域16的中間平面定位的最大燃耗位置。在另一個實施方案中，目標通量分布包括有利于實現(xiàn)核裂變反應堆堆芯12內(nèi)的每個方位(例如，位置、軸向和徑向等等)、每個循環(huán)的目標燃耗的通量值的組合。

在與核裂變反應堆堆芯12相關聯(lián)的功率循環(huán)期間，目標通量分布可以保持固定。在其它實施方案中，目標通量分布在功率循環(huán)期間變化。通過示例，目標通量分布可以作為時間的函數(shù)而變化。通過另一個示例，目標通量分布可作為燃料性能特征的函數(shù)而變化。通過又一個示例，目標通量分布可以作為燃料區(qū)域16內(nèi)的一個或更多個狀況的函數(shù)而變化。目標通量分布可以儲存在控制器200的存儲器204內(nèi)。

控制器200可以配置成評估通量分布(例如，燃料區(qū)域16內(nèi)的當前通量分布等)與目標通量分布之間的偏差。在一個實施方案中，傳感器86配置成執(zhí)行功率掃描，并為控制器200提供與燃料區(qū)域16內(nèi)的通量分布有關的數(shù)據(jù)。傳感器86可以包括用于直接測量燃料區(qū)域16內(nèi)的中子通量的中子通量傳感器。在另一個實施方式中，傳感器86例如通過測量燃料區(qū)域16處或附近的溫度來間接地測量燃料區(qū)域內(nèi)的中子通量。可以在一段時間內(nèi)對直接或間接的中子通量測量進行采樣，以指示該期間的平均中子通量或全部中子通量?？刂破?00可以隨著時間經(jīng)過產(chǎn)生燃料區(qū)域16中的中子通量的預測，該預測可以用來自傳感器86的測量數(shù)據(jù)和/或模型數(shù)據(jù)來補充。反應堆模型可以基于與燃料區(qū)域16相關聯(lián)的已知量來輸出模型數(shù)據(jù)，這些相關聯(lián)的已知量包括但不限于初始燃料和控制條件、經(jīng)過的燃燒時間、再加燃料的定時和數(shù)量，先前控制組件配置以及中子通量所依賴的其它因素。燃料區(qū)域16的通量分布可以基于該預測由控制器200來確定?？刂破?00可以配置成響應于通量分布和目標通量分布之間的超過閾值范圍(例如，大于0％的偏差、死區(qū)范圍之外的偏差，超出閾值的偏差等)的偏差而致動多個驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個(例如，以改變第二中子調(diào)整材料62的位置，以改變第一中子調(diào)整材料52的位置，以改變第一中子調(diào)整材料52和第二一中子調(diào)整材料62的位置等)。在其它實施方案中，控制器200配置成作為偏差的函數(shù)來致動多個驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個(例如，以改變第二中子調(diào)整材料62的位置，等)。

圖6是示出了燃料棒組件的“燃耗”的曲線圖600，燃料棒組件插入到根據(jù)本文所述的實施方式的核反應堆堆芯的燃料區(qū)域中。在燃料棒上的一點處的“燃耗”是指燃料棒上的該點在其工作周期期間在燃料區(qū)域中已經(jīng)經(jīng)歷的中子通量的量。通常，燃料棒的部分在超過與燃料棒相關聯(lián)的材料應變參數(shù)之前該部分可以承受多少中子通量方面可以被限制。一旦滿足或超過了燃料棒的一部分的材料應變參數(shù)，則從燃料區(qū)域中收回棒以防止燃料棒的機械故障可能是必要的。如果燃料區(qū)域中的中子通量更多地集中在設置在其中的燃料棒的一部分上而不是棒的其它區(qū)域上，那么則可能的是，暴露于集中的通量的燃料棒的部分將比燃料棒的其它部分更快地“燃耗”。因此，由于高燃耗在棒的剩余部分接近其燃耗極限之前可能需要收回棒，從而使燃料浪費。根據(jù)本文所描述的實施方式，第一可移動控制組件和第二可移動控制組件可以配合以在燃料區(qū)域內(nèi)形成中子通量，使沿燃料棒的軸向長度的時間積分通量相等。使中子通量沿燃料棒的軸向長度相等更均勻地分配燃耗效果，并且在由于燃耗故障的風險需要收回棒之前，允許棒中的更多的可用燃料的消耗。這增加了堆芯內(nèi)燃料的壽命，需要更少的停機時間來將燃料移入堆芯和移出堆芯，并減少燃料浪費。在一個實施方式中，中子通量可以朝向燃料棒的近端端部臨時地移位一段時間，然后朝向燃料棒的遠端端部移位相應的時間段以允許燃料棒的端部燃耗更多，并且使用更多的可用燃料，而不超過燃料棒的燃耗限制。

曲線圖600以例如每個初始金屬原子等相對于位置(例如，燃料塊編號、相對于燃料區(qū)域的下限以米測量的高度，等)的裂變率描繪了燃料燃耗。曲線圖600示出了燃料區(qū)域中的燃料棒上的參考燃耗分布602，其中沒有如本文所公開的第一可移動控制組件和第二可移動控制組件。曲線圖600還描繪了第二燃耗分布604，第二燃耗分布604示出了相對于參考燃耗分布602的變化，其顯示出燃耗的更均勻分布，特別是在燃料棒的近端端部和遠端端部附近，這歸因于本文中公開的第一可移動控制組件和第二可移動控制組件。在一些實施方式中，根據(jù)參考燃耗分布602的燃耗總量等于燃耗604的總量，這歸因于本文公開的第一可移動控制組件和第二可移動控制組件，反映了總的中子通量的不變的量。在另一個實施方式中，分布604中的燃耗總量大于根據(jù)參考燃耗分布602，因為分布604的更均勻分布允許通過避免燃料棒的燃耗限制來提高燃料效率，從而在棒必須被移除之前燃燒棒中的更大量的燃料。

根據(jù)一個實施方案，控制器200配置成接合驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個以選擇性地重新定位一個或更多個第一中子調(diào)整材料52。另外地或可選地，控制器200可以配置成接合驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個以相對于彼此和/或相對于一個或更多個第一中子調(diào)整材料52中對稱或非對稱地選擇性地重新定位一個或更多個第二中子調(diào)整材料62。通過示例，第一中子調(diào)整材料52可以作為第一組向下移動到燃料區(qū)域16中以控制反應性。另外地或可選地，第二中子調(diào)整材料62可以作為第二組向上移動到燃料區(qū)域16中以減少不需要的波運動的發(fā)生率(prevalence)。根據(jù)另一個實施方案，控制器200配置成與驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個接合以使第一中子調(diào)整材料52的子集與剩余的第一中子調(diào)整材料52分開地移動。根據(jù)另外一個實施方案，控制器200配置成與驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個接合，以使第二中子調(diào)整材料62的子集與剩余的第二中子調(diào)整材料62分開地移動。因此，控制器200可以配置成基于具有軸向、徑向和方位角變化中的至少一個的目標通量分布來控制燃料區(qū)域16內(nèi)的通量分布。在一個實施方案中，控制器200連續(xù)地控制燃料區(qū)域16內(nèi)的通量分布。通過示例，控制器200可以在時間上均勻地或不均勻地遞增地激活第二中子調(diào)整材料62(例如，以一個或更多個預定時間間隔連續(xù)地迭代地，以基于通量分布或與燃料區(qū)域16相關聯(lián)的另一狀況而變化的時間間隔迭代地)。另外地或可選地，控制器200可以在空間中均勻地或不均勻地遞增地激活第二中子調(diào)整材料62(例如，以一個或更多個預定的運動連續(xù)地迭代地，使用基于通量分布或與燃料區(qū)域16相關聯(lián)的另一狀況而變化的運動迭代地)。另外地或可選地，控制器200可相對于第二中子調(diào)整材料62的激活在時間上或空間中對稱或非對稱地遞增地激活第一中子調(diào)整材料52。

燃料區(qū)域16內(nèi)的波運動因此由控制組件調(diào)節(jié)。在一個實施方案中，控制組件調(diào)節(jié)波運動以提供目標通量分布。通過示例，目標通量分布可以包括期望的通量分布。期望的通量分布可以具有在一個或更多個位置處的用于各種時間的期望的通量。

在另一個實施方案中，控制組件調(diào)節(jié)波運動使得核反應堆堆芯內(nèi)的通量導致期望的燃耗。波運動可以在多個方向上移位(例如，一個以上的方向，上下地，橫向地從一側(cè)到另一側(cè)等)。通過在多個方向上使波運動移位，通量可以隨時間的推移而移位。隨時間推移使通量移位可以有利于通過控制組件的峰值燃耗分布。在一個實施方案中，控制組件隨時間推移使通量移位以在燃料的區(qū)域(例如，在燃料的一定體積上，沿燃料的長度等)上分布峰值燃耗。通過示例，控制器200可以配置成通過接合多個驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個來選擇性地重新定位第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62來掃描(sweep)燃料組件上的通量并引導燃耗。

在另外一個實施方案中，控制組件調(diào)節(jié)波運動以在核裂變反應堆堆芯內(nèi)提供一個或更多個所需的溫度。期望的溫度可以隨著核裂變反應堆堆芯內(nèi)的位置而變化。期望的溫度可以隨時間而變化，并且從而在一個或更多個功率循環(huán)期間改變。在還有的其它實施方案中，控制組件調(diào)節(jié)波運動，以提供核裂變反應堆堆芯12內(nèi)的期望的通量分布、期望的燃耗和一個或更多個期望溫度中的至少兩個的組合。

在還有的其它實施方案中，目標通量分布涉及沿一個或更多個方向使波移位的通量分布。通過示例，波運動可以被調(diào)節(jié)以提供波運動沿核裂變反應堆堆芯12的軸向方向70的移位。通過另一個示例，波運動可以被調(diào)節(jié)以提供波運動沿徑向方向76的移位。通過另外一個示例，波運動可以被調(diào)節(jié)以提供波運動沿方位角方向78的移位。在還有的其它實施方案中，核裂變反應堆堆芯內(nèi)的功率廓線和增殖廓線在軸向和徑向上選擇性地平衡。

在一個實施方案中，控制器200配置成接合多個驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個以首先選擇性地重新定位位于燃料區(qū)域16的中心區(qū)域內(nèi)的那些第一中子調(diào)整材料52和/或第二中子調(diào)整材料62。這樣的接合可從而將通量分布或功率廓線向外推動成大體環(huán)形的形狀。在另一個實施方案中，控制器200配置成與多個驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個接合，以首先選擇性地重新定位朝向燃料區(qū)域16的外周定位的那些第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62。這樣的接合可以從而向內(nèi)推動通量分布或功率廓線，并且徑向地產(chǎn)生瓣狀的功率分布。在一個實施方案中，向內(nèi)推動通量分布和功率廓線增加了燃耗。

在還有的其它的實施方案中，控制器200被配置成接合多個驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個驅(qū)，以選擇性地重新定位中間定位(例如，沿燃料區(qū)的中間帶16，在中心組的中子調(diào)整材料和一組外周中子調(diào)整材料之間，等)的那些第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62。這樣的接合可以從而產(chǎn)生具有主方位角的瓣狀的外部的三瓣狀的功率分布。

在一個實施方案中，通量分布在功率循環(huán)期間保持大體上環(huán)形的。可以用通過控制器200對第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62的協(xié)調(diào)控制來維持這種大體上環(huán)形的通量分布。通過示例，控制器200可以控制第一中子調(diào)整材料52以從燃料區(qū)域16的頂端部72行進?？刂破?00還可以控制第二中子調(diào)整材料62以從燃料區(qū)域16的底端部74行進。

第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62的運動可以是1/3堆芯對稱的(例如，第一中子調(diào)整材料52的向下30厘米的運動可以與第二中子調(diào)整材料62的向上10厘米的運動相匹配，第一中子調(diào)整材料52的向下10厘米的運動可與第二中子調(diào)整材料62的向上30厘米的運動相匹配，等)?？紤]到由第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62投射的相對長的中子陰影，這樣的運動可能是特別重要的。在一個實施方案中，第一中子調(diào)整材料52和第二控制組件可以與第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62交織(例如，隨時間和/或位置等的聯(lián)合運動、協(xié)調(diào)運動、交替等)以在功率循環(huán)期間穩(wěn)定單個燃料組件的功率產(chǎn)生(例如，使得單個燃料組件中的功率產(chǎn)生在功率循環(huán)期間保持幾乎恒定等)。

在一些實施方案中，核裂變反應堆堆芯12的控制組件包括第三反應性控制組件，該第三反應性控制組件包括第三中子調(diào)整材料，第三中子調(diào)整材料聯(lián)接到多個驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個?？刂破?00可以選擇性地接合多個驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個，以使第三中子調(diào)整材料在與第一中子調(diào)整材料52相關聯(lián)的運動方向上移動(例如，從燃料區(qū)域16的頂端部72處或上方的初始位置向下進入燃料區(qū)域16中等)。第三中子調(diào)整材料可以與第一中子調(diào)整材料52和/或第二中子調(diào)整材料62相同或不同(例如，在長度上、寬度上、形狀上、組分上等)。控制器200可以選擇性地接合多個驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個，以基于燃料區(qū)域16的目標通量分布使第三中子調(diào)整材料移動。具有第三中子調(diào)整材料的控制組件可以差異地控制燃料區(qū)域16內(nèi)的通量分布。通過示例，控制器200可以選擇性地接合多個驅(qū)動機構(gòu)210中的至少一個，以使第三中子調(diào)整材料沿軸向方向70選擇性地重新定位到燃料區(qū)域16中，而不是收回第一中子調(diào)整材料52中的至少一個。根據(jù)另外一個實施方案，固定的中子調(diào)整材料定位成使通量朝向燃料區(qū)域16的頂端部72移位。根據(jù)各種實施方案，固定的中子調(diào)整材料可以設置在控制位置中或作為可燃的毒物設置在燃料區(qū)域16的底端部74處。

在一個實施方案中，第一中子調(diào)整材料52全部相同。在一個實施方案中，第二中子調(diào)整材料62全部相同。第一中子調(diào)整材料52可以與第二中子調(diào)整材料62相同。在其它實施方案中，第一中子調(diào)整材料52中的至少一個不同于其它第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62中的至少一個。通過示例，第一中子調(diào)整材料52中的至少一個可以具有與其它第一中子調(diào)整材料或第二中子調(diào)整材料62不同的長度、寬度、形狀、組分和/或其它特征。即使在第一中子調(diào)整材料52類似于第二中子調(diào)整材料62的實施方案中，由于致動而實現(xiàn)的致動方向和結(jié)果也可以將第一中子調(diào)整材料52與第二中子調(diào)整材料62區(qū)分開。

在一個實施方案中，第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62都包括固體材料。通過示例，其材料在核裂變反應堆堆芯12的操作期間可保持固態(tài)。在一個實施方案中，第一中子調(diào)整材料52中的至少一個包括富集的硼。在另一個實施方案中，第二中子調(diào)整材料62中的至少一個包括富集的硼。

根據(jù)另一實施方案，第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62中的至少一個包括液體。通過示例，液體可以包括液體毒物。通過另一個示例，液體可以包括液態(tài)水或降低中子速度的另一種材料。

在第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62中的至少一個包括液體的實施方案中，驅(qū)動機構(gòu)210可以包括配置成改變其位置的泵。在其它實施方案中，可以使用毛細管作用選擇性地重新定位液體。在還有的其它實施方案中，液體與定位成選擇性地重新定位液體的彈性構(gòu)件連通。通過示例，液體可以設置在通道內(nèi)。氣體彈簧或另一個彈性構(gòu)件可以與液體連通。可以改變氣體彈簧的壓力以選擇性地重新定位液體。在一個實施方案中，通道從頂端部72延伸穿過燃料區(qū)域16并進入底端部74中。在其它實施方案中，通道以以下中的至少一個延伸：徑向穿過燃料區(qū)域16，周向地圍繞燃料區(qū)域16的一部分的至少一部分，以及軸向地沿燃料區(qū)域16的長度。通道可以具有各種形狀以將液體中子調(diào)整材料引導穿過并進入燃料區(qū)域16的各個部分。通過控制器200，這樣的通道可以有利于對波運動的期望的控制。

控制器200可接合驅(qū)動機構(gòu)210并選擇性地改變氣彈簧內(nèi)的流體的壓力或以其它方式致動彈性構(gòu)件。這樣的致動可改變液體的位置。這樣的驅(qū)動機構(gòu)210可以類似于氣壓計操作。在其它實施方案中，控制組件包括用于根據(jù)本文公開的廓線和策略選擇性地重新定位液體中子調(diào)整材料的部件的另一種物理布置。

根據(jù)圖3中所示的實施方案，第一中子調(diào)整材料52具有第一長度，并且第二中子調(diào)整材料62具有第二長度。在一個實施方案中，第一中子調(diào)整材料52的長度不同于第二中子調(diào)整材料62的長度。通過示例，第一長度可以大于第二長度，使得第二中子調(diào)整材料62比第一中子調(diào)整材料52短。第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62的其它測量結(jié)果和性質(zhì)(包括寬度、組分等)可以是相同的、不同的或視情況而定而相等的。

如圖7中所示，說明性價值曲線圖400提供了使反應性的價值(例如，以分為單位，等)與位置(例如，以米測量，等)相關的各種廓線。說明性價值曲線圖400包括第一個價值廓線410和第二個價值廓線420。在一個實施方案中，第一價值廓線410是與第一中子調(diào)整材料52相關聯(lián)的價值廓線的說明。第二價值廓線420可以是與第二中子調(diào)整材料62相關聯(lián)的價值廓線的說明。通過示例，第一中子調(diào)整材料52可以具有比第二中子調(diào)整材料62長的長度，并且在一些情況下具有是第二中子調(diào)整材料62的長度的近1.5倍到2倍的長度。例如，第一中子調(diào)整材料52可以具有1.7米的長度，并且第二中子調(diào)整材料62可以具有1.0米的長度。具有這種長度(例如，具有共同的組分和其它尺寸測量結(jié)果等)的第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62可以分別具有第一價值廓線410和第二價值廓線420。更長的中子調(diào)整材料可以更容易地被控制以與核反應堆堆芯12內(nèi)的增殖和燃燒相關聯(lián)的波相配合或保持對齊。較短的中子調(diào)整材料可以移動進入波、穿過波以及遠離波。在一個實施方案中，中子調(diào)整材料的長度選擇成在一個或更多個選擇的時間提供期望的價值。

如圖7中所示，具有較長長度的第一中子調(diào)整材料52具有隨著它們被選擇性地重新定位到燃料區(qū)域16中而增加的價值的絕對數(shù)值。第一中子調(diào)整材料52具有一旦它們到達緊急停堆位置則以值412保持大致恒定的值。價值的絕對數(shù)值的降低意味著中子調(diào)整材料的衰減或控制反應性的能力降低。具有相對較短長度的第二中子調(diào)整材料62具有在初始激活時其絕對數(shù)值增加的價值。第二中子調(diào)整材料的價值的絕對數(shù)值在達到最大價值數(shù)值422(即價值的最大絕對數(shù)值，等)后降低。第二價值廓線420具有顯著的“u形”，其中第二中子調(diào)整材料62從高價值區(qū)域通過，然后離開堆芯。因此，較短的第二中子調(diào)整材料62可以具有與較長的第一中子調(diào)整材料52相同的價值。具有相等價值的第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62可以有利于通過控制器200協(xié)調(diào)控制。通過示例，具有相等價值的第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62可以有利于從核裂變反應堆堆芯12的底部和頂部的大體上平衡的控制。在一個實施方案中，第二中子調(diào)整材料62具有與第一中子調(diào)整材料52的價值相等的價值。這樣的相等有利于通過控制器200的控制協(xié)調(diào)。作為示例，控制器200可以從燃料區(qū)域16的大體上相對的端部選擇性地協(xié)調(diào)控制。具有相等價值的第一中子調(diào)整材料52和第二中子調(diào)整材料62可以包括在結(jié)構(gòu)上相等的中子調(diào)整材料(例如，共同的控制材料分布等)、在燃料區(qū)域16內(nèi)遍及它們的位置在價值上相等的那些中子調(diào)整材料或它們的組合。在一個實施方案中，每個第二中子調(diào)整材料62的價值的最大絕對數(shù)值是相當?shù)?例如低于約20分等)。每個第二中子調(diào)整材料62的價值的相當?shù)偷淖畲蠼^對數(shù)值可以在意外解鎖的不大可能事件中適應無保護的過度功率，而沒有使工作流體(例如，鈉等)沸騰。

圖8a–9g是描繪實施方式的一系列流程圖。為了易于理解，流程圖被組織成使得初始的流程圖經(jīng)由示例性實施方式呈現(xiàn)實施方式，且此后接下來的流程圖呈現(xiàn)另外的實施方式和/或初始的流程圖的擴展(作為在一個或更多個較早呈現(xiàn)的流程圖上建立的子部件操作或另外的部件操作)。本領域技術人員應理解，本文所利用的呈現(xiàn)的方式(例如，以呈現(xiàn)示例性實施方式的流程圖的呈現(xiàn)開始，且此后在隨后的流程圖中提供另外的和/或進一步的細節(jié))通常允許快速且容易理解各種過程實施方式。另外，本領域技術人員還應理解，本文所使用的呈現(xiàn)的方式還使其自身適合于模塊化設計范式和/或目標定向的程序設計范式。

圖8a-8h提供了根據(jù)一個實施方案的用于控制核反應堆的方法(被示出為方法700的說明性流程圖)。雖然為了說明的目的，該方法呈現(xiàn)為一序列的步驟，但是該序列并不限制所要求保護的方法的范圍，并且本領域普通技術人員應意識到可以對序列做出修改和變化。

參考圖8a，方法700在框702中開始。在框704中，使核燃料在反應堆堆芯的燃料區(qū)域內(nèi)裂變。在框706中，使用至少一個驅(qū)動機構(gòu)將第一中子調(diào)整材料提供到燃料區(qū)域的第一端部中。在框708中，通過促使第二中子調(diào)整材料提供到燃料區(qū)域的大體上相對的第二端部中，使反應堆堆芯內(nèi)的通量分布朝向燃料區(qū)域的第一端部移位。在一個實施方案中，方法700在框710中停止。在其它實施方案中，方法700繼續(xù)。下面通過非限制性示例闡述另外的方法步驟。

參考圖8b，在框712中，產(chǎn)生燃料區(qū)域的預測，該預測可以使用控制器來執(zhí)行。在框714中，使用傳感器監(jiān)測燃料區(qū)域。在框716中，用來自傳感器的測量數(shù)據(jù)補充燃料區(qū)域的預測，這可以使用控制器來執(zhí)行。另外地或可選地，可以用模型數(shù)據(jù)來補充燃料區(qū)域的預測。在框718中，基于可以使用控制器執(zhí)行的預測來確定燃料區(qū)域的通量分布。參考圖8c，在框720中，評估通量分布和目標分布廓線之間的偏差，這可以使用控制器來執(zhí)行。參考圖8d，在框722中，響應于超過閾值范圍的偏差來致動至少一個驅(qū)動機構(gòu)以提供第二中子調(diào)整材料。參考圖8e，在一些實施方案中，在框708中將反應堆堆芯內(nèi)的通量分布朝向燃料區(qū)域的第一端部移位包括在框724中根據(jù)偏差選擇性地致動該至少一個驅(qū)動機構(gòu)以致動第二中子調(diào)整材料。參考圖8f，在框726中，第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料的激活用控制器相對于彼此被協(xié)調(diào)。參考圖8g，在框728中，使第一中子調(diào)整材料在功率循環(huán)期間保持在固定位置。參考圖8h，在一些實施方案中，在框708中使反應堆堆芯內(nèi)的通量分布朝向燃料區(qū)域的第一端部移位包括在框730中在功率循環(huán)期間將第二中子調(diào)整材料提供到燃料區(qū)域的相對的第二端部中，該燃料區(qū)域的相對的第二端部可包括該燃料區(qū)域的大體上相對的第二端部。

圖9a-9g提供了根據(jù)一個實施方案的用于制造用于核反應堆的控制組件的方法(被示出為方法800)的說明性流程圖。雖然為了說明的目的，該方法呈現(xiàn)為一序列的步驟，但是該序列并不限制所要求保護的方法的范圍，并且本領域普通技術人員應意識到可以對序列做出的修改和變化。

參考圖9a，方法800在框802中開始。在框804中，提供具有第一中子調(diào)整材料的第一反應性控制組件。在框806中，提供具有第二中子調(diào)整材料的第二反應性控制組件。在框808中，將至少一個驅(qū)動機構(gòu)聯(lián)接到第二中子調(diào)整材料；在一些情況下，除了將至少一個驅(qū)動機構(gòu)聯(lián)接到第二中子調(diào)整材料之外或作為聯(lián)接到第二中子調(diào)整材料的替代，將至少一個驅(qū)動機構(gòu)聯(lián)接到第一中子調(diào)整材料。在一些實施方案中，該至少一個驅(qū)動機構(gòu)配置成選擇性地將第二中子調(diào)整材料重新定位到燃料區(qū)域中，使得燃料區(qū)域內(nèi)的通量分布遠離第二中子調(diào)整材料移位。在一些實施方案中，至少一個驅(qū)動機構(gòu)配置成在與第二中子調(diào)整材料的重新定位不同的方向上選擇性地重新定位第一中子調(diào)整材料。在一個實施方案中，方法800在框810中停止。在其它實施方案中，方法800繼續(xù)。下面通過非限制性示例闡述另外的方法步驟。

參考圖9b，在一些實施方案中，在框808中將至少一個驅(qū)動機構(gòu)聯(lián)接到第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料可以包括在框812中將至少一個驅(qū)動機構(gòu)的致動器聯(lián)接到第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料。參考圖9c，在一些實施方案中，在框808中將至少一個驅(qū)動機構(gòu)聯(lián)接到第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料可以包括在框814中將至少一個驅(qū)動機構(gòu)的第一致動器聯(lián)接到第一中子調(diào)整材料和將至少一個驅(qū)動機構(gòu)的第二致動器聯(lián)接到第二中子調(diào)整材料。參考圖9d，在框816中將第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料定位在共同的接受器內(nèi)。參考圖9e，在框818中，將第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料在核反應堆中(例如，沿其軸向方向，沿其徑向方向等)軸向地對齊。參考圖9f，在框820中，使第一中子調(diào)整材料與第二中子調(diào)整材料沿核反應堆的徑向方向間隔開。參考圖9g，另外地或可選地，在框822中，第一中子調(diào)整材料可以與第二中子調(diào)整材料沿核反應堆的方位角方向間隔開。

圖13是本文公開的實施方式的流程圖。圖13的方法以步驟1302開始。步驟1304是在核反應堆堆芯的燃料區(qū)域內(nèi)維持核裂變反應，核反應堆堆芯具有可插入核反應堆堆芯的燃料區(qū)域的第一側(cè)中的第一可移動控制組件和可插入核反應堆核燃料區(qū)域的相對的第二側(cè)中的第二控制組件。步驟1306將第一控制組件和第二控制組件中的至少一個組件移動到核反應堆堆芯的燃料區(qū)域內(nèi)的第一控制組件和第二控制組件的第一插入配置中。步驟1308將第一控制組件和第二控制組件中的至少一個組件移動到核反應堆堆芯的燃料區(qū)域內(nèi)的第一控制組件和第二控制組件的第二插入配置中，其中第一插入配置和第二插入配置維持核裂變反應。方法1300以步驟1310終止。

根據(jù)一個實施方案，用于核反應堆的控制組件包括：第一反應性控制組件，其具有第一中子調(diào)整材料；第二反應性控制組件，其具有第二中子調(diào)整材料；和至少一個驅(qū)動機構(gòu)，該至少一個驅(qū)動機構(gòu)聯(lián)接到第一中子調(diào)整材料或第二中子調(diào)整材料或其組合。第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料相對于核反應堆的燃料區(qū)域是選擇性地可重新定位的。該至少一個驅(qū)動機構(gòu)配置成在不同方向上提供第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料穿過該燃料區(qū)域，從而使燃料區(qū)域內(nèi)的通量分布遠離第二中子調(diào)整材料移位。

在一個實施方案中，第一中子調(diào)整材料與第二中子調(diào)整材料軸向地對齊。在另一個實施方案中，第一中子調(diào)整材料與第二中子調(diào)整材料橫向地間隔開。

第一中子調(diào)整材料可以定位在燃料區(qū)域的第一側(cè)上。第二中子調(diào)整材料可以定位在燃料區(qū)域的大體上相對的第二側(cè)上。

燃料區(qū)域可以沿著軸向方向延伸，并且該至少一個驅(qū)動機構(gòu)可以配置成將第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料沿軸向方向插入到燃料區(qū)域的大體上相對的端部中。

在一個實施方案中，第一中子調(diào)整材料具有第一長度，并且第二中子調(diào)整材料具有與第一長度不同的第二長度。第一長度可以大于第二長度，并且第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料分別具有第一價值廓線和第二價值廓線。

在一個實施方案中，第二中子調(diào)整材料具有與第一中子調(diào)整材料的線性價值大體相等的線性價值，因此從燃料區(qū)域的大體上相對的端部來協(xié)調(diào)控制。在一個實施方案中，第二中子調(diào)整材料具有與第一中子調(diào)整材料的價值大體相等的價值。

在另一個實施方案中，至少一個驅(qū)動機構(gòu)包括聯(lián)接到第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料的致動器。致動器可以定位成相對于燃料區(qū)域使第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料平移。

該至少一個驅(qū)動機構(gòu)可以包括聯(lián)接到第一中子調(diào)整材料的第一致動器和聯(lián)接到第二中子調(diào)整材料的第二致動器。第一致動器和第二致動器都可以定位在燃料區(qū)域的第一端部。

第一中子調(diào)整材料可以可移動地設置在第一管狀體內(nèi)，第二中子調(diào)整材料可以可移動地設置在第二管狀體內(nèi)，并且第一管狀體和第二管狀體可以延伸穿過燃料區(qū)域的至少一部分。

在一個實施方案中，第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料設置在共同的管體內(nèi)。至少一個驅(qū)動機構(gòu)可以包括聯(lián)接到第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料的致動器。致動器可以定位成相對于燃料區(qū)域使第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料平移。

該至少一個驅(qū)動機構(gòu)可以包括定位在第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料之間的機構(gòu)，并且該機構(gòu)的致動可以改變第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料的相對位置。

在一個實施方案中，控制組件包括安全中子調(diào)整材料，安全中子調(diào)整材料相對于燃料區(qū)在操作位置和關閉位置之間是選擇性地可重新定位的。當在關閉位置中定向時，安全中子調(diào)整材料可以沿燃料區(qū)域被至少部分地設置。當在操作位置中定向時，安全中子調(diào)整材料可以與燃料區(qū)間隔開。

根據(jù)另一實施方案，核反應堆包括：反應堆容器：多個燃料組件，其至少部分地設置在反應堆容器內(nèi)并且配置成容納燃料區(qū)域內(nèi)的核燃料；第一反應性控制組件，其具有第一中子調(diào)整材料；第二反應性控制組件，其具有第二中子調(diào)整材料；至少一個驅(qū)動機構(gòu)，其定位成將第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料引入到燃料區(qū)域的大體上相對的端部中；以及控制器，該控制器配置成在核反應堆運行期間致動該至少一個驅(qū)動機構(gòu)以改變?nèi)剂蠀^(qū)內(nèi)的通量分布。第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料選擇性地重新定位在反應堆容器內(nèi)。

在一個實施方案中，核反應堆包括配置成提供與燃料區(qū)域內(nèi)的通量分布有關的數(shù)據(jù)的傳感器。傳感器可以包括軸向通量監(jiān)測器，軸向通量監(jiān)測器配置成提供與通量分布的軸向定向相關的感測信號。

在一個實施方案中，控制器包括處理電路和存儲器。處理電路可以配置成評估通量分布和目標通量分布之間的偏差，并且目標通量分布可以儲存在存儲器中。

在一個實施方案中，通量分布和目標通量分布包括沿燃料區(qū)域與多個軸向位置相關聯(lián)的多個通量數(shù)值。目標通量分布可以包括沿燃料區(qū)域定位的最大燃耗位置。目標通量分布還可以包括可操作的燃料性能參數(shù)，包括但不限于組分、應變極限、線性熱速率限制等，以改善燃料性能。

控制器可以配置成響應于超過閾值范圍的偏差致動至少一個驅(qū)動機構(gòu)。在另一個實施方案中，控制器配置成根據(jù)偏差來選擇性地致動至少一個驅(qū)動機構(gòu)。

在一個實施方案中，反應堆容器包括第一端部和大體上相對的第二端部。第一致動器和第二致動器可以都定位在反應堆容器的第一端部處。

在一個實施方案中，第一中子調(diào)整材料可移動地設置在第一管狀體內(nèi)，第二中子調(diào)整材料可移動地設置在第二管狀體內(nèi)，并且第一管狀體和第二管狀體均聯(lián)接到反應堆容器。

在一個實施方案中，多個燃料組件包括一組起動器燃料組件和一組進給燃料組件。該組起動器燃料組件可包括裂變?nèi)剂喜牧希⑶以摻M進給燃料組件可包括可變成裂變物質(zhì)的燃料材料。

根據(jù)另外一個實施方案，一種控制核反應堆的方法包括：在反應堆堆芯的燃料區(qū)域內(nèi)使核燃料裂變，使用至少一個驅(qū)動機構(gòu)將第一中子調(diào)整材料提供到燃料區(qū)域的第一端部中，并將通過促使第二中子調(diào)整材料提供到燃料區(qū)域的大體上相對的第二端部中，使反應堆堆芯內(nèi)的通量分布朝向燃料區(qū)域的第一端部移位。

在一個實施方案中，控制核反應堆的方法包括使用傳感器監(jiān)測燃料區(qū)域內(nèi)的通量分布。

在一個實施方案中，控制核反應堆的方法包括使用包含處理電路和存儲器的控制器來評估通量分布與目標通量分布之間的偏差和/或在規(guī)定的時間范圍內(nèi)的通量分布與目標通量分布之間的偏差。目標通量分布可以儲存在存儲器內(nèi)。

在一個實施方案中，使反應堆堆芯內(nèi)的通量分布移位包括響應于超過閾值范圍的偏差致動至少一個驅(qū)動機構(gòu)以插入第二中子調(diào)整材料。

在一個實施方案中，使反應堆堆芯內(nèi)的通量分布移位包括根據(jù)偏差選擇性地致動該至少一個驅(qū)動機構(gòu)以插入第二中子調(diào)整材料。

在一個實施方案中，使反應堆堆芯內(nèi)的通量分布移位包括用控制器協(xié)調(diào)第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料的插入。

在一個實施方案中，控制核反應堆的方法包括在功率循環(huán)期間將第一中子調(diào)整材料維持在固定位置，并且使通量分布移位包括在功率循環(huán)期間將第二中子調(diào)整材料插入到燃料區(qū)域的大體上相對的第二端部中。

根據(jù)另一個實施方案，制造用于核反應堆的控制組件的方法包括：提供具有第一中子調(diào)整材料的第一反應性控制組件，提供具有第二中子調(diào)整材料的第二反應性控制組件，以及將至少一個驅(qū)動機構(gòu)聯(lián)接到第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料。該至少一個驅(qū)動機構(gòu)配置成將第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料在不同的方向上提供到燃料區(qū)域中，使得燃料區(qū)域內(nèi)的通量分布遠離第二中子調(diào)整材料移位。第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料相對于核反應堆的燃料區(qū)域是選擇性地可重新定位的。

在一個實施方案中，制造用于核反應堆的控制組件的方法包括：將至少一個驅(qū)動機構(gòu)的致動器聯(lián)接到第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料，以及將致動器定位成相對于燃料區(qū)域使第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料平移。

在另一個實施方案中，制造用于核反應堆的控制組件的方法包括將至少一個驅(qū)動機構(gòu)的第一致動器聯(lián)接到第一中子修改材料和將至少一個驅(qū)動機構(gòu)的第二致動器聯(lián)接到第二中子調(diào)整材料。

在一個實施方案中，制造用于核反應堆的控制組件的方法包括將第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料定位在共同的管狀體內(nèi)。

在一個實施方案中，制造用于核反應堆的控制組件的方法包括使第一中子調(diào)整材料與第二中子調(diào)整材料軸向地對齊。

在另一個實施方案中，制造用于核反應堆的控制組件的方法包括將第一中子調(diào)整材料與第二中子調(diào)整材料橫向地間隔開。

在另外一個實施方案中，制造用于核反應堆的控制組件的方法包括將第一中子調(diào)整材料定位在燃料區(qū)域的第一側(cè)上，以及將第二中子調(diào)整材料定位在燃料區(qū)域的大體上相對的第二側(cè)上。

在一個實施方案中，至少一個驅(qū)動機構(gòu)配置成協(xié)調(diào)第一中子調(diào)整材料和第二中子調(diào)整材料的插入。

示例性方法包括在核反應堆堆芯的燃料區(qū)域內(nèi)維持核裂變反應。核反應堆堆芯具有第一可移動控制組件和第二控制組件，第一可移動控制組件可插入核反應堆堆芯的燃料區(qū)域的第一側(cè)中，第二控制組件可插入核反應堆堆芯的燃料區(qū)域的相對的第二側(cè)中。維持操作包括：將第一控制組件和第二控制組件中的至少一個組件移動到核反應堆堆芯的燃料區(qū)域內(nèi)的第一控制組件和第二控制組件的第一插入配置中，以及將第一控制組件和第二控制組件中的至少一個組件移動到核反應堆堆芯的燃料區(qū)域內(nèi)的第一控制組件和第二控制組件的第二插入配置中。第一插入配置和第二插入配置維持核裂變反應。

任何前述方法的另一示例性方法還包括核裂變反應，該核裂變反應產(chǎn)生依賴于第一控制組件和第二控制組件的第一插入配置的第一中子通量分布和產(chǎn)生依賴于第一控制組件和第二控制組件的第二插入配置的第二中子通量分布。

任何前述方法的另一示例性方法提供了，第二非零中子通量分布由預定時間段內(nèi)的目標總中子通量滿足。

任何前述方法的另一示例性方法提供了，第一通量分布與第二非零通量分布軸向不同。

任何前述方法的另一示例性方法提供了，第一通量分布與第二非零通量分布徑向不同。

任何前述方法的另一示例性方法提供了，移動可插入到核反應堆堆芯節(jié)段的第三側(cè)中的第三可移動控制組件的至少一個組件，第三可移動控制組件可以以與第一控制組件和第二控制組件不同的角度插入到核反應堆堆芯節(jié)段中。

任何前述方法的另一示例性方法提供了，使第一控制組件的至少一個組件和第二控制組件的至少一個組件在至少第一方向上移動，使得第一控制組件的至少一個移動的組件和第二控制組件的至少一個移動的組件之間的軸向距離在移動操作期間保持大體上恒定。

任何前述方法的另一示例性方法提供了，使第一控制組件的至少一個組件和第二控制組件的至少一個組件移動，使得第一控制組件的至少一個移動的組件與第二控制組件的至少一個移動的組件之間的距離是堆芯對稱的。

任何前述方法的另一示例性方法提供了，使第一控制組件的至少一個組件和第二控制組件的至少一個組件移動，使得第一控制組件的至少一個移動的組件與第二控制組件的至少一個移動組件之間的軸向距離在移動操作期間改變。

任何前述方法的另一示例性方法提供了，核裂變反應是駐波反應。

任何前述方法的另一示例性方法提供了，第一控制組件和第二控制組件設置在駐波反應的大體上相對的側(cè)上。

任何前述方法的另一示例性方法提供了，第一控制組件或第二控制組件中的至少一個包括毒物。

任何前述方法的另一示例性方法提供了，第二中子通量分布由在預定時間段內(nèi)在核反應堆堆芯節(jié)段內(nèi)的預定燃料區(qū)域中的目標總中子通量滿足。

示例性系統(tǒng)包括：包含燃料區(qū)域的核反應堆堆芯。該示例系統(tǒng)還包括可插入到燃料區(qū)域的第一側(cè)中的第一控制組件，第一控制組件可移動到多個第一插入配置中。示例系統(tǒng)還包括可插入到燃料區(qū)域的相對的第二側(cè)中的第二控制組件，第二控制組件可移動到多個第二插入配置中。示例性系統(tǒng)還包括：第一插入配置中的至少一個和第二插入配置中的至少一個維持核裂變反應。

任何前述系統(tǒng)的另一個示例性系統(tǒng)包括一個或更多個驅(qū)動機構(gòu)，該一個或更多個驅(qū)動機構(gòu)可操作地聯(lián)接到第一控制組件和第二控制組件，并且配置成根據(jù)目標非零中子通量分布將第一控制組件移動到第一插入配置中，并將第二控制組件移動到第二插入配置中，以維持燃料區(qū)域中的核裂變反應。

任何前述系統(tǒng)的另一示例性系統(tǒng)包括驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)包括聯(lián)接到第一控制組件和第二控制組件的致動器，并且配置成相對于燃料區(qū)域選擇性地重新定位第一控制組件和第二控制組件。

任何前述系統(tǒng)的另一示例性系統(tǒng)包括目標非零中子通量分布，該目標非零中子通量分布是在預定時間段內(nèi)的總的中子通量。

任何前述系統(tǒng)的另一示例性系統(tǒng)包括目標非零中子通量分布，該目標非零中子通量分布是在預定時間段內(nèi)在燃料區(qū)域的預定部分中的總的中子通量。

任何前述系統(tǒng)的另一示例性系統(tǒng)包括目標中子通量分布，該目標中子通量分布校正核反應堆堆芯中的中子通量分布中的一個或更多個軸向不對稱性。

任何前述系統(tǒng)的另一示例性系統(tǒng)包括目標通量分布，該目標通量分布與核反應堆堆芯中的中子通量軸向不同。

任何前述系統(tǒng)的另一示例性系統(tǒng)包括目標通量分布，該目標通量分布與核反應堆堆芯中的中子通量徑向不同。

一種示例性系統(tǒng)包括核裂變反應堆，該核裂變反應堆包括用于在核反應堆堆芯的燃料區(qū)域內(nèi)維持核裂變反應的裝置，核反應堆堆芯具有可插入核反應堆堆芯的燃料區(qū)域的第一側(cè)的第一可移動控制組件，和可插入核反應堆堆芯的燃料區(qū)域的相對的第二側(cè)的第二控制組件。該示例系統(tǒng)還包括用于將第一控制組件和第二控制組件的至少一個組件移動到核反應堆堆芯的燃料區(qū)域內(nèi)的第一控制組件和第二控制組件的第一插入配置中以及用于將第一控制組件和第二控制組件的至少一個組件移動到核反應堆堆芯的燃料區(qū)域內(nèi)的第一控制組件和第二控制組件的第二插入配置中的裝置，使得第一插入配置和第二插入配置維持核裂變反應。

任何前述系統(tǒng)的另一示例性系統(tǒng)包括重新定位裝置，該重新定位裝置用于相對于燃料區(qū)域選擇性地重新定位第一控制組件和第二控制組件。

任何前述系統(tǒng)的另一示例系統(tǒng)包括用于檢測燃料區(qū)域內(nèi)的當前中子通量分布的裝置。

任何前述系統(tǒng)的另一示例系統(tǒng)包括用于檢測當前中子通量分布的裝置，該裝置包括中子通量監(jiān)測器。

任何前述系統(tǒng)的另一示例性系統(tǒng)包括用于檢測當前中子通量分布的裝置，該裝置包括溫度傳感器。

任何前述系統(tǒng)的另一示例系統(tǒng)包括用于檢測當前中子通量分布的裝置，該裝置包括中子通量模型。

任何前述系統(tǒng)的另一示例性系統(tǒng)包括用于將第三控制組件的至少一個組件移動到核反應堆堆芯節(jié)段內(nèi)的第一控制組件、第二控制組件和第三控制組件的第三插入配置中，以產(chǎn)生依賴于第一控制組件、第二控制組件和第三控制組件的第三插入配置的第三非零中子通量分布的裝置。

任何前述系統(tǒng)的另一示例性系統(tǒng)包括用于將第一控制組件和第二控制組件的至少一個組件移動到核反應堆堆芯節(jié)段內(nèi)的第一控制組件和第二控制組件的第二插入配置中，以產(chǎn)生依賴于第一控制組件和第二控制組件的第二插入配置的第二非零中子通量分布的裝置包括聯(lián)接到第一控制組件的至少一個組件的第一致動器和聯(lián)接到第二控制組件的至少一個組件的第二致動器。

任何前述系統(tǒng)的另一個示例性系統(tǒng)包括控制裝置，該控制裝置用于控制用于將第一控制組件和第二控制組件中的至少一個組件移動到核反應堆堆芯節(jié)段內(nèi)的第一控制組件和第二控制組件的第二插入配置中，以產(chǎn)生依賴于第一控制組件和第二控制組件的第二插入配置的第二非零中子通量分布的裝置。

任何前述系統(tǒng)的另一示例性系統(tǒng)包括，第二非零中子通量分布滿足目標中子通量分布。

任何前述系統(tǒng)的另一示例性系統(tǒng)包括，目標中子通量分布等于在預定時間段內(nèi)的總的中子通量。

任何前述系統(tǒng)的另一示例性系統(tǒng)包括，目標中子通量分布等于在預定時間段內(nèi)在燃料區(qū)域的預定部分內(nèi)的總的中子通量。

任何前述系統(tǒng)的另一示例性系統(tǒng)包括目標非零通量分布，該目標非零通量分布校正中子通量分布中的一個或更多個軸向不對稱性。

任何前述系統(tǒng)的另一示例系統(tǒng)包括駐波反應。

任何前述系統(tǒng)的另一示例性系統(tǒng)包括核反應堆堆芯的燃料區(qū)域內(nèi)的設置在駐波反應的大體上相對的側(cè)上的第一控制組件和第二控制組件。

任何前述系統(tǒng)的另一示例性系統(tǒng)包括，在核反應堆堆芯的燃料區(qū)域內(nèi)的第一控制組件和第二控制組件，該第一控制組件和第二控制組件包括毒物。

關于本文的大體上任何復數(shù)和/或單數(shù)術語的使用，本領域技術人員可以適于上下文和/或應用來將復數(shù)翻譯為單數(shù)和/或?qū)螖?shù)翻譯為復數(shù)。為了清楚的目的，各種單數(shù)/復數(shù)置換在本文不作特別陳述。

本文描述的主題有時示出了包含在不同的其它部件內(nèi)或與不同的其它部件有關的不同的部件。應當理解，這樣描繪的構(gòu)造僅僅是示例性的，并且事實上，可以實施實現(xiàn)相同的功能的許多其它的構(gòu)造。在概念意義上，實現(xiàn)相同的功能的部件的任何布置都是有效地“相關聯(lián)的”，使得期望的功能得以實現(xiàn)。因此，本文中被組合以實現(xiàn)特定功能的任何兩個部件可被看作彼此“相關聯(lián)”，使得期望功能被實現(xiàn)，而不考慮架構(gòu)或中間部件。同樣地，如此相關聯(lián)的任何兩個部件也可以被視為是彼此“可操作地連接的”或“可操作地聯(lián)接的”以實現(xiàn)期望的功能，并且能夠如此相關聯(lián)的任何兩個部件也可以被視為是彼此“可操作地可聯(lián)接的”以實現(xiàn)期望的功能?？刹僮鞯芈?lián)接的具體示例包括但不限于物理地可匹配和/或物理地相互作用的部件，和/或無線地可相互作用和/或無線地相互作用的部件，和/或邏輯地相互作用和/或邏輯地可相互作用的部件。

在一些情況下，一個或更多個組件在本文中可被提及為“配置成”，“由…配置”，“可配置成”，“可操作/操作”，“適應/適應的”，“能夠”“一致的/與…一致”，等。本領域技術人員應認識到，除非上下文另有要求，否則這些術語(例如”配置成“)通?？梢园顒訝顟B(tài)的部件和/或非活動狀態(tài)的部件和/或備用狀態(tài)的部件。

雖然已經(jīng)示出和描述了本文所描述的當前主題的特定方面，但是對于本領域技術人員將明顯的是，基于本文的教導可以做出變化和修改，而不偏離本文所描述的主題及其更寬的方面，并且因此所附的權(quán)利要求在它們的范圍內(nèi)包括所有這樣的變化和修改，如在本文所描述的主題的真實精神和范圍內(nèi)的一樣。本領域技術人員應理解，一般來說，本文使用的并且特別是在所附權(quán)利要求中(例如，所附權(quán)利要求的主體)使用的術語通常被認為是“開放的”術語(例如，術語“包括(including)”應被理解為“包括但不限于”，術語“具有”應被理解為“至少具有”，術語“包括(includes)”應被理解為“包括但不限于”，等等)。本領域技術人員還應理解，如果意圖得到特定數(shù)目的引入的權(quán)利要求表述，則這種意圖將明確地在權(quán)利要求中表述，并且在這樣表述不存在時，這樣的意圖不存在。例如，作為對理解的幫助，以下所附的權(quán)利要求可包含引導性短語“至少一個”和“一個或更多個”的使用，以引入權(quán)利要求敘述。然而，這樣的短語的使用不應該被解釋為意味著權(quán)利要求敘述通過不定冠詞“一(a)”或“一(an)”的引入將含有這樣引入的權(quán)利要求敘述的任何具體的權(quán)利要求限制為含有僅僅一個這樣的敘述的權(quán)利要求，即使當同一個權(quán)利要求包括引導性的短語“一個或更多個”或“至少一個”和諸如“一(a)”或“一(an)”的不定冠詞(例如“一(a)”和/或“一(an)”通常應該被解釋為意指“至少一個”或“一個或更多個”)時；這也適用于用于引入權(quán)利要求敘述的定冠詞的使用。另外，即使被引入的權(quán)利要求敘述的具體數(shù)字被明確引用，本領域技術人員應認識到，這樣的敘述應通常被理解為意指至少所引用的數(shù)字(例如，“兩個敘述”的沒有其它調(diào)整語的純敘述，通常意指至少兩個敘述，或者是指兩個或更多個敘述)。此外，在其中使用類似于“a、b和c等等中的至少一個”的慣例的那些實例中，一般來說，這樣的配置在某種意義上是意圖的，本領域技術人員應理解這種慣例(例如，“具有a、b和c中的至少一個的系統(tǒng)”將包括但不限于具有單獨的a、單獨的b、單獨的c、a和b一起、a和c一起、b和c一起，和/或a、b和c一起等等的系統(tǒng))。另外，在使用與“a、b和c等中的至少一個”相似的慣例的那些情況下，一般地，這樣的結(jié)構(gòu)在意義上意圖是本領域中技術人員在慣例中所理解的意思(例如，“具有a、b或c中的至少一個的系統(tǒng)”可能包括但不限于只具有a、只具有b、只具有c、具有a和b一起、a和c一起、b和c一起、和/或a、b和c一起等的系統(tǒng))。本領域技術人員應進一步理解，除非上下文另外指示，否則通常表示兩個或更多個可選的術語的分離的詞語和/或短語無論在說明書、權(quán)利要求還是附圖中都應該被理解為設想包括術語中的一個、術語中的任一個或兩個術語的可能性。例如，短語“a或b”將通常被理解為包括“a”或“b”或“a和b”的可能性。

關于所附權(quán)利要求，本領域技術人員應理解，其中所敘述的操作通?？梢园慈魏雾樞騺磉M行。而且，盡管各種操作流程按順序呈現(xiàn)，但應理解，各種操作可以按除示出的那些順序之外的其它順序來進行，或者可以同時進行。這類交替的排序的示例可以包括重疊、交織、中斷、重排序、遞增、預備、追加、并發(fā)、逆序或其它變體排序，除非上下文另外說明。此外，術語如“響應于”、“關于”或其它過去時形容詞通常不意圖排斥這類變體，除非上下文中另外指示。

此外，本領域技術人員應認識到，上述的具體的示例性過程和/或裝置和/或技術代表在本文中其它地方例如在同此一起提交的權(quán)利要求中和/或在本申請的其它地方教導的更一般的過程和/或裝置和/或技術。

雖然本文中公開了各個方面和實施方案，但是其它的方面和實施方案對于本領域技術人員來說將是明顯的。本文公開的各個方面和實施方案是為了說明的目的并且不意圖是限制性的，真正的范圍和精神通過所附權(quán)利要求指示。