本發(fā)明屬于核電站反應性控制技術領域，具體涉及一種先進的灰控制棒及吸收體材料。

背景技術：
核電站通常是利用控制棒組件的提升和插入來控制反應堆的功率。核電站所使用的控制棒一般分為兩類，黑控制棒和灰控制棒?；铱刂瓢舻闹凶游阵w的吸收能力較弱，因此其反應性價值比黑控制棒要低。在反應堆運行期間，運用機械補償(MSHIM)的運行模式進行反應性控制，即利用灰控制棒代替化學補償(調(diào)節(jié)硼濃度)為負荷跟蹤過程提供反應性控制和全功率運行提供反應性控制，可以把日常處理主反應堆冷卻劑的需要降到最低，從而大大簡化化學和容積控制系統(tǒng)及其操作?，F(xiàn)有的灰控制棒的設計采用Ag-In-Cd合金(In的質(zhì)量分數(shù)約為15％，Cd的質(zhì)量分數(shù)約為5％，余量為Ag)作為吸收體材料。而Ag-In-Cd合金具有相對較大的中子吸收截面，尤其是Ag、In和Cd三種元素天然存在的同位素嬗變后的產(chǎn)物的中子吸收截面顯著降低，這將導致灰控制棒組件的反應性價值大約5年的時間內(nèi)就降低到初始值的80％左右，不再滿足MSHIM模式對灰控制棒組件反應性價值的要求，因此必須更換新的灰控制棒組件。因此，需要開發(fā)先進的吸收體材料，替換現(xiàn)有的Ag-In-Cd合金吸收體材料，以延長灰控制棒的使用壽命。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種先進的灰控制棒及吸收體，其反應性價值幾乎不隨燃耗發(fā)生變化，大大延長了灰控制棒組件的使用壽命。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案：一種灰控制棒用吸收體，該吸收體材料中含有鋱、鋱合金或鋱的化合物，其中鋱元素占該吸收體材料質(zhì)量百分比的 10～95％。如上所述的一種灰控制棒用吸收體，該吸收體材料中包含A組分和B組分：所述的A組分為：鋱、鋱合金或鋱的化合物中的一種或幾種；所述的B組分為：銀、銀合金、銀的化合物、鉿、鉿合金、鉿的化合物、鉺、鉺合金、鉺的化合物、銪、銪合金、銪的化合物、鏑、鏑合金或鏑的化合物中的一種或幾種。如上所述的一種灰控制棒用吸收體，該吸收體材料中包含A組分和B組分；所述的A組分為：鋱、鋱合金或鋱的化合物中的一種或幾種；所述的B組分為：銀、銀合金、銀的化合物、鉿、鉿合金、鉿的化合物、鉺、鉺合金、鉺的化合物、銪、銪合金、銪的化合物、鏑、鏑合金或鏑的化合物；其中，A組分中每采用1份鋱元素，則B組分中對應加入0.1～9份的銀元素、或0.05～3份的鉿元素、或0.1～2份鉺元素、或0.6～4份的銪元素、或0.6～4份的鏑元素；以質(zhì)量份計。如上所述的一種灰控制棒用吸收體，該吸收體材料中包含A組分和B組分：所述的A組分為：鋱的氧化物；所述的B組分為：銀、銀合金、銀的氧化物、鉿、鉿合金、鉿的氧化物、鉺、鉺合金、鉺的氧化物、銪、銪合金、銪的氧化物、鏑、鏑合金或鏑的氧化物中；其中，A組分中的鋱元素與B組分中的銀元素的質(zhì)量含量比例為1:(0.1～9)；A組分中的鋱元素與B組分中的鉿元素的質(zhì)量含量比例為1:(0.05～3)；A組分中的鋱元素與B組分中的鉺元素的質(zhì)量含量比例為1:(0.1～2)；A組分中的鋱元素與B組分中的銪元素的質(zhì)量含量比例為1:(0.6～4)；A組分中的鋱元素與B組分中的鏑元素的質(zhì)量含量比例為1：(0.6～4)。如上所述的一種灰控制棒用吸收體，該吸收體為鋱鏑合金，其中鋱元素與鏑元素的質(zhì)量含量比例為1：(0.6～4)。本發(fā)明所述的一種灰控制棒，該灰控制棒為細長實心管狀結構，該灰控制棒由含有鋱、鋱合金或鋱的化合物的材料制成，其中鋱元素占灰控制棒總質(zhì)量百分比的10～95％。本發(fā)明所述的一種灰控制棒，該灰控制棒為同心設置的內(nèi)外兩層細長實心管狀結構，該灰控制棒的內(nèi)層管或/和外層管由含有鋱、鋱合金或鋱的化合物的材料制成，其中鋱元素占灰控制棒總質(zhì)量百分比的10～95％。如上所述的一種灰控制棒，制成該灰控制棒的材料中包含A組分和B組分：所述的A組分為：鋱、鋱合金或鋱的化合物中的一種或幾種；所述的B組分為：銀、銀合金、銀的化合物、鉿、鉿合金、鉿的化合物、鉺、鉺合金、鉺的化合物、銪、銪合金、銪的化合物、鏑、鏑合金或鏑的化合物中的一種或幾種。如上所述的一種灰控制棒，制成該灰控制棒的材料中包含A組分和B組分：所述的A組分為：鋱、鋱合金或鋱的化合物中的一種或幾種；所述的B組分為：銀、銀合金、銀的化合物、鉿、鉿合金、鉿的化合物、鉺、鉺合金、鉺的化合物、銪、銪合金、銪的化合物、鏑、鏑合金或鏑的化合物；其中，A組分中每采用1份鋱元素，則B組分中對應加入0.1～9份的銀元素、或0.05～3份的鉿元素、或0.1～2份鉺元素、或0.6～4份的銪元素、或0.6～4份的鏑元素；以質(zhì)量份計。如上所述的一種灰控制棒，制成該灰控制棒的材料中包含A組分和B組分：所述的A組分為：鋱的氧化物；所述的B組分為：銀、銀合金、銀的氧化物、鉿、鉿合金、鉿的氧化物、鉺、鉺合金、鉺的氧化物、銪、銪合金、銪的氧化物、鏑、鏑合金或鏑的氧化物；其中，A組分中的鋱元素與B組分中的銀元素的質(zhì)量含量比例為1:(0.1～9)；A組分中的鋱元素與B組分中的鉿元素的質(zhì)量含量比例為1:(0.05～3)；A組分中的鋱元素與B組分中的鉺元素的質(zhì)量含量比例為1:(0.1～2)；A組分中的鋱元素與B組分中的銪元素的質(zhì)量含量比例為1:(0.6～4)；A組分中的鋱元素與B組分中的鏑元素的質(zhì)量含量比例為1：(0.6～4)。如上所述的一種灰控制棒，制成該灰控制棒的材料為鋱鏑合金，其中鋱元素與鏑元素的質(zhì)量含量比例為1：(0.6～4)。如上所述的一種灰控制棒，所述的灰控制棒外包覆不銹鋼或鎳基合金制 成的包殼管。本發(fā)明的效果在于：本發(fā)明所述的先進的灰控制棒及吸收體，采用鋱或鋱合金或鋱的化合物，由此獲得的灰控制棒組件應用于反應堆，其反應性價值幾乎不隨燃耗發(fā)生變化，使得灰控制棒組件使用壽命超過20年。采用反應性價值隨燃耗下降的中子吸收體材料(銀、鉿、鉺、銪或鏑的合金或化合物等)用于抵消鋱、鋱合金或鋱的化合物隨燃耗逐漸升高的反應性價值。附圖說明圖1為現(xiàn)有Ag-In-Cd合金與實施例1中鋱鏑合金的反應性價值隨燃耗變化圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明所述的一種先進的灰控制棒及吸收體作進一步描述。實施例1～3本發(fā)明所述的一種先進的灰控制棒，其為細長實心管狀結構，由鋱鏑合金制成。該灰控制棒外包覆不銹鋼或鎳基合金制成的包殼管。所述的鋱鏑合金組成如下表1所示。(該鋱鏑合金中還可能帶有Ho、Fe、Ca、Si、Cl等不超過2％的雜質(zhì)成分。)表1鋱元素：鏑元素(質(zhì)量比)鋱元素占該鋱鏑合金總質(zhì)量百分比實施例13：175％實施例21：910％實施例319：195％如圖1所示，現(xiàn)有的灰控制棒采用Ag-In-Cd合金作為吸收體。而Ag-In-Cd合金具有相對較大的中子吸收截面，尤其是Ag、In和Cd三種元素天然存在的同位素嬗變后的產(chǎn)物的中子吸收截面顯著降低，因此以Ag-In-Cd合金作為吸收體的灰控制棒的反應性價值隨燃耗下降非?？?，大約5年的時間內(nèi)就降低到初始值的80％左右，不再滿足MSHIM模式對灰控制棒組件反應性價值 的要求。如圖1所示，本發(fā)明實施例1中，用鋱鏑合金(Tb占75％，Dy占25％)做灰控制棒的吸收體，Tb元素天然存在的同位素為100％的159Tb，經(jīng)嬗變后的子代產(chǎn)物的中子吸收截面增大，即中子吸收能力逐漸增強，而Dy天然存在的同位素經(jīng)嬗變后的總體效應是中子吸收能力逐漸減弱，抵消了由于Tb燃耗導致反應性價值升高的效應。因此，該吸收體材料在燃耗后仍然具有與燃耗前相近的反應性價值，即其反應性價值基本不隨燃耗發(fā)生變化。實施例4～37本發(fā)明所述的先進的灰控制棒用吸收體材料中包含A組分和B組分，具體組成及配比如下表2所示。(該吸收體材料中還可能帶有Ho、Y、Fe、Ca、Si、Cl等不超過2％的雜質(zhì)成分。)表2實施例38本發(fā)明所述的一種先進的灰控制棒，該灰控制棒為同心設置的內(nèi)外兩層細長實心管狀結構；灰控制棒外包覆不銹鋼或鎳基合金制成的包殼管。所述的內(nèi)層管由鋱制成，該內(nèi)層管直徑為2mm；所述的外層管由Ag-In-Cd合金制成，該外層管內(nèi)徑為2mm，外徑為5mm。其中，灰控制棒中鋱元素：銀元素＝1：5(質(zhì)量比)；鋱元素占該灰控制棒總質(zhì)量百分比的13.5％)實施例39本發(fā)明所述的一種先進的灰控制棒，該灰控制棒為同心設置的內(nèi)外兩層細長實心管狀結構；灰控制棒外包覆不銹鋼或鎳基合金制成的包殼管。所述的內(nèi)層管由氧化鋱制成，該內(nèi)層管直徑為6mm；所述的外層管由鉿制成，該外層管內(nèi)徑為6mm，外徑為7mm。其中，灰控制棒中鋱元素：鉿元素＝4：3(質(zhì)量比)；鋱元素占該灰控制棒總質(zhì)量百分比的51％)。實施例40本發(fā)明所述的一種先進的灰控制棒，該灰控制棒為同心設置的內(nèi)外兩層細長實心管狀結構；灰控制棒外包覆不銹鋼或鎳基合金制成的包殼管。所述的內(nèi)層管由鏑制成，該內(nèi)層管直徑為5mm；所述的外層管由鋱制成，該外層管內(nèi)徑為8mm，外徑為8mm。其中，灰控制棒中鋱元素：鏑元素＝3：2(質(zhì)量比)；鋱元素占該灰控制棒總質(zhì)量百分比的60％。