具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

此外，在本申请实施例中，“上”、“下”、“左”以及“右”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。

在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。

在本申请实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

核反应堆，又称为原子能反应堆，是能维持可控自持链式核裂变反应，来实行核能利用的装置。核反应堆通过合理布置核燃料，使得在无需补加中子源的条件下能在其中发生自持链式核裂变的过程，核反应堆被称为核电站的心脏。

核反应堆的堆芯也称之为反应堆活性区，由安置在具有一定栅格的堆芯格架中的燃料组件构成，核反应堆除了堆芯外还包括结构体、控制棒和屏蔽体等，其中，结构体包括燃料包壳、用于安置堆芯的堆芯格架以及反应堆容器等，屏蔽体用于衰减反应堆堆芯产生的各种射线，使反应堆反应时堆芯产生的中子可以减速被屏蔽体吸收。控制棒则在反应堆中起到补偿和调节中子反应性以及紧急停堆的作用。控制棒按照作用可以分为补偿棒、调节棒和安全棒，安全棒主要用于保证反应堆在发射掉落事故工况下的安全性，使得反应堆即便在进入水、湿沙等情况下，仍能维持次临界状态。

本申请实施例提供的核反应堆安全棒1，如图5和图9所示，包括控制反应段11和跟随可燃段12，其中，控制反应段11用于放置在核反应堆的堆芯2内，使堆芯2维持次临界状态；而跟随可燃段12与控制反应段11径向外轮廓和延伸方向一致，且跟随可燃段12的一端和控制反应段11的一端固定，同时跟随可燃段12具有与堆芯2相同的燃料；当控制反应段11从堆芯2内抽离后，所述跟随可燃段12位于所述堆芯2内。

在相关技术中，空间核反应堆在发射时，安全棒1位于堆芯2内，在发射成功准备启动时，安全棒1被抽出堆芯2，反应堆在控制机构的作用下开始运行。在现阶段，安全棒1的运行方式有两种，一种运行方式如图1和图2所示，在发射时，安全棒1位于堆芯2内，在发射成功后反应堆准备启动时，安全棒1被往后抽出堆芯2，进入屏蔽体3，成为屏蔽材料的一部分，提供部分的屏蔽功能。另一种运行方式如图3和图4所示，在发射时，安全棒1位于堆芯2内，在发射成功后反应堆准备启动时，安全棒1被往前抽出堆芯2，并离开反应堆系统进入外太空。而本申请提供的技术方案如图9和图10所示，在反应堆安全棒1上设置了控制反应段11和跟随可燃段12，在核反应堆未发生反应时，安全棒1的控制反应段11位于核反应堆的堆芯2内，使堆芯2维持次临界状态，而跟随可燃段12的一端与控制反应段11的一端固定且径向外轮廓和延伸方向，当核反应堆准备发生反应时，将控制反应段11从堆芯2内抽离，跟随可燃段12落在了堆芯2内，又因为跟随可燃段12具有与堆芯2相同的燃料，使得控制反应段11抽离堆芯2后跟随可燃段12还可以继续为核反应堆的堆芯2提供燃料。使控制反应段11抽离后，跟随可燃段12落在堆芯2内为堆芯2提供燃料，保证反应堆在发射掉落事故工况下的安全性，解决了安全棒1抽离出堆芯2后，核反应堆产生反应性不足的问题。

在一些实施例中，如图7和图10所示，在核反应堆中，可燃毒物具有补偿核反应堆的反应性、延长堆芯2的寿期、减少可移动控制棒的数目和减小堆芯2中心区域211的功率密度，减小反应堆的功率分布的优点，因此，优选地，本申请的核反应堆安全棒1的技术方案中在跟随可燃段12设置至少一部分的外表面包覆可燃毒物层1211，当控制反应段11抽离堆芯2后跟随可燃段12落入堆芯2内时，外围包覆的可燃毒物层1211不但可以减小堆芯2中心区域211的功率密度，减小反应堆的功率不均匀因子，而且当可燃毒物层1211被消耗的时候释放的反应性还可以延长反应堆的周期。

示例地，如图9和图10所示，跟随可燃段12具有燃料相同的材料，可燃毒物可以减少堆芯2中心区域211的功率密度，减小反应堆的功率不均匀因子，如果将跟随可燃段12的外表面全部包覆可燃毒物层1211，则会阻碍跟随可燃段12为堆芯2提供燃料。如果将跟随可燃段12设置部分的外表面包覆可燃毒物层1211，使得两种效果组合达到最优化，既可以满足跟随可燃段12为堆芯2提供燃料，减少燃料的装载量，减少反应堆的重量和体积，又可以满足可燃毒物层1211减小反应堆的功率不均匀因子，因此，本申请提出的技术方案是在跟随可燃段12的一部分外表面包覆有可燃毒物层1211，当控制反应段11从堆芯2内抽离，且跟随可燃段12位于堆芯2内时，可燃毒物层1211对应堆芯2的中心区域211，将可燃毒物层1211设置在对应堆芯2的中心区域211。有利于可燃毒物层1211被消耗时释放的反应性可以辐射堆芯2的区域更大更广，同时，跟随可燃段12的两端未被可燃毒物层1211包覆，在可燃毒物层1211消耗的时候，跟随可燃段12的两端还可以为堆芯2提供燃料，实现效果和功能最大化。

在其他的一些实施例中，如图7和图10所示，可燃毒物层1211有可能包覆跟随可燃段12的一部分也有可能包覆跟随可燃段12的全段，如果跟随可燃段12的对应位置的外表面不完全包覆，存在部分包覆，部分未包覆的现象，导致可燃毒物层1211对应位置的外表面不能形成连续包覆，不利于可燃毒物层1211均匀消耗，如果将可燃毒物层1211完全包覆在跟随可燃段12的对应位置的外表面，可燃毒物层1211的外表面形成了完全包覆，当控制反应段11抽离堆芯2后，跟随可燃段12进入堆芯2，可燃毒物层1211的外表面形成了完全包覆，可燃毒物层1211与堆芯2均匀接触，有利于可燃毒物层1211均匀消耗，待均匀消耗完成后跟随可燃段12完全暴露出来，为核反应堆提供与堆芯2相同的燃料，延长核反应堆反应的时间。

需要补充说明的是，如图7和图10所示，如果可燃毒物层1211包裹跟随可燃段12的全段，则可以保证跟随可燃段12与反应控制段的外轮廓保持一致。为了效果最大化，本申请将跟随可燃段12的一部分外表面包覆有可燃毒物层1211，当控制反应段11从堆芯2内抽离，且跟随可燃段12位于堆芯2内时，可燃毒物层1211对应堆芯2的中心区域211，将可燃毒物层1211设置在对应堆芯2的中心区域211。如果在跟随可燃段12的控制中心区域211的外围包裹，会导致包裹可燃毒物层1211的中心区域211的外轮廓大于跟随可燃段12的非中心区域211，在控制反应段11抽离堆芯2，跟随可燃段12的中心区域211两段有凸台，为跟随可燃段12进入堆芯2提供了阻力。为了解决这个问题，本申请提出了一种技术方案，在跟随可燃段12的控制区域设置有凹部121，将可燃毒物层1211对应包覆在对应的凹部121处，可燃毒物层1211的外表面与跟随可燃段12的非中心区域211的外表面平齐，跟随可燃段12的全段与反映控制段的外轮廓保持一致，在控制反应段11抽离堆芯2后，跟随可燃段12也能够顺利快速的进入堆芯2内，不需要克服因在跟随可燃段12的控制中心区域211包覆可燃毒物层1211形成凸台而产生的阻力。

具体地，如图8所示，在核反应安全棒1的外围应设置有包壳13，控制反应段11和跟随可燃段12应位于包壳13内，方便在制作和使用过程中不要与外界发生反应，产生不利于核反应堆反应的杂质。需要补充说明的是，包壳13的材料可以根据反应堆的运行温度选择，避免核反应堆反应温度过高融化包壳13，包壳13一般选取耐高温不锈钢或者难熔金属合金等。

示例地，如图6和图7所示，在核反应堆准备反应的时候，需要将控制反应段11从堆芯2内抽离出，使跟随可燃段12进入堆芯2，在抽离的过程中需要克服堆芯2和堆芯2之间的摩擦力，摩擦力的大小一部分取决控制反应段11和跟随可燃段12的形状，如果将控制反应段11和跟随可燃段12的形状设置为四方体，四方体的外表面有棱角，在抽离堆芯2的时候，需要额外克服棱角的摩擦力，如果将控制反应段11与跟随可燃段12的形状设置为球体，虽然球体的外表面比较光滑，无棱角，不需要额外克服棱角的摩擦力，但球形外表面与堆芯2的接触面较小，无法发挥跟随可燃段12在堆芯2内的作用。如果将控制反应段11和跟随可燃段12设计为圆柱形结构，既没有类似四方体结构的棱角，不需要额外克服棱角的摩擦力，又不像球体的外表面与堆芯2的接触面较小，优选地，本申请提出的技术方案是将控制反应段11和跟随可燃段12均设置为圆柱形结构。

进一步地，如图9和图10所示，本申请还提供以一种反应堆结构，包括堆芯2和核反应堆安全棒1，并在堆芯2的中心位置设置了通孔212，将核反应堆安全棒1穿设在堆芯2的通孔212内，由于安全棒1具有保证反应堆在发射掉落在工况情况下的安全性，解决了安全棒1抽离堆芯2后，核反应堆产生反应性不足的问题。一般情况下，在准备制作堆芯2前就要准备好安全棒1，在制作堆芯2时直接将安全棒1放在堆芯2内，核反应堆制作时间较长，且在抽离安全棒1时所需要克服的摩擦力较大。如果在堆芯2的中心区域211设置通孔212，同时制作堆芯2和核反应堆安全棒1，最后再将核反应堆安全棒1穿设在堆芯2的通孔212内。节省了核反应堆制作时间。

需要补充说明的是，如图10所示，核反应堆除了堆芯2和核反应堆安全棒1还包括了屏蔽体3，将屏蔽体3设置在堆芯2通孔212的一端，而且在屏蔽体3对应通孔212的位置设有避让孔31，避让孔31的延伸方向和通孔212的延伸方向一致，当核反应堆的控制反应段11从通孔212抽离后，核反应堆安全棒1的控制反应段11伸入避让孔31内，核反应堆安全棒1的跟随可燃段12位于通孔212内。在屏蔽体3上设置与堆芯2通孔212延伸方向一致的避让孔31，有利于控制反应段11进入避让孔31，成为屏蔽体3的一部分，提供屏蔽功能。

进一步地，如图10所示，堆芯2内的燃料组件21在核反应堆反应的过程中有可能会泄露中子的物质，导致核反应堆反应的能量浪费，不能达到需求的核能要求。因此，本申请在堆芯2内的燃料组件21外围设置了反射层22，包围在反应堆芯2的外部用来反射从燃料组件21内泄露出的中子的物质，可以减少燃料组件21内中子的泄露，减少燃料，提高反应堆的平均输出功率，延长核反应堆的运行寿命。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。