[發明專利]一種新型釷基反應堆裝置

無效

• 申請號: 201210196918.9
• 申請日: 2012-06-14
• 公開（公告）號: CN102789821A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 周濤;侯周森;陳娟;程萬旭;劉夢影
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G21C5/18
• 分類號: G21C5/18;G21C5/20;G21C5/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 薄觀玖

技術領域

本發明屬于核能發電裝置技術領域，特別涉及了一種新型釷基反應堆裝置。

背景技術

目前，能源問題是人們最關注的問題之一，隨著我國核能事業的快速發展，鈾供應日趨緊張。我國是一個鈾資源比較貧乏，而釷資源比較豐富的國家。以釷為燃料的反應堆，產生較少的具有高毒性和長壽命的放射性次錒系核素（MA）。以鈾為燃料且裝機容量為1?GW的核電站年卸出乏燃料量約為25?t。其中含有可循環利用的鈾約23.75?t，钚約200?kg，中短壽命的裂變產物（FPs）約1000?kg；含有次錒系核素（MAs）約18?kg，長命裂變產物（LLFPs）約30?kg。這些核廢物壽命長放射毒性大，對人類和環境構成長期危害。尤其是2011年3月11日，日本福島核電事故的發生，向四周產生了高濃度放射性物質，更是將核能的安全性推向了至關重要的位置。

ADS是加速器驅動次臨界潔凈核能系統（Accelerator?Driven?Sub-critical?System）的縮寫，利用加速器加速的高能質子與重靶核（如鉛）發生散裂反應，一個質子引起的散裂反應可產生幾十個中子，用散裂反應產生的中子作為中子源來驅動次臨界包層系統，使次臨界包層系統維持鏈式反應以便得到能量和利用多余的中子增殖核材料和嬗變核廢物。和常規的反應堆相比，ADS驅動堆具有更好的安全性、防核擴散的能力、燃料增值和經濟性等優點。但是目前ADS所使用的燃料主要是鈾和MOX燃料，沒有專門使用釷燃料的反應堆裝置。另外ADS的安全控制也單純靠切斷加速器的電源來進行控制。因此ADS在燃料增值和安全性方面還需要進一步的研究和改善。

發明內容

針對現有技術不足，為實現釷燃料的增值，本發明提供了一種新型釷基反應堆裝置。

一種新型釷基反應堆裝置包括中子產生裝置、堆芯分區裝置、安全控制裝置和鉛；中子產生裝置包括真空質子窗口和加速器；堆芯分區裝置包括鉛質靶核區、釷燃料區、鈾燃料區、反射層、屏蔽層、導向管；安全控制裝置為控制棒；

該裝置在主筒倉內設置一個U形主管道，U形主管道兩側分別設置一個隔板，其中U形主管道與隔板間為熱氣體通道，隔板與主筒倉之間為冷卻氣體通道；U形主管道的外壁為一層保護殼；在U形主管道所構成的腔體中部設置一個圓柱形的鉛質靶核區；在鉛質靶核區的外側設置一個外邊為正六邊形的釷燃料區，并將鉛質靶核區緊密包裹；在釷燃料區的外側，設置一個外邊為正六邊形的鈾燃料區，并將釷燃料區緊密包裹；在鈾燃料區的外側設置一個外邊為圓形的反射層，并將鈾燃料區緊密包裹；在反射層的外側設置一個圓筒形的屏蔽層，并將反射層緊密包裹；

鉛質靶核區與其上方的真空質子窗口通過管道相連，真空質子窗口與腔體外的加速器通過管道相連；在鈾燃料區上均勻設置多個導向管，控制棒放置于導向管中；在反射層上設置一個圓筒形的隔熱層，在隔熱層上部外側設置一個圓筒形的熱交換器；熱交換器上設置水蒸氣導管，其上端位于腔體外。

反射層采用聚乙烯材料，屏蔽層采用硼聚乙烯材料。

本發明的有益效果為：

本發明實現了釷燃料的增值，從而能夠解決我國鈾資源短缺的問題。使用釷燃料產生的放射性物質更少，減少了核廢物對人體和環境危害的影響，以及緩解了核廢物處理問題。由于堆芯還使用了鈾燃料，可以為釷燃料提供中子，也能減小加速器的工作負荷量。另外本發明還可以通過控制棒來進行控制，提高了反應堆的安全性。

附圖說明

圖1為一種新型釷基反應堆裝置的正視圖。

圖2為一種新型釷基反應堆裝置的俯視圖。

圖中標號：1-鉛質靶核區；2-釷燃料區；3-鈾燃料區；4-冷液鉛或鉛鉍下降流；5-冷卻氣體通道；6-質子束；7-熱交換器；8-液鉛或鉛鉍水平線；9-真空質子窗口；10-水蒸氣導管；11-主筒倉；12-熱氣體通道；13-保護殼；14-U形主管道；15-隔熱層；16-熱液鉛或鉛鉍上升流；17-控制棒；18-加速器；19-反射層；20-屏蔽層；21-導向管。

具體實施方式

本發明提供了一種新型釷基反應堆裝置，下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。

一種新型釷基反應堆裝置包括中子產生裝置、堆芯分區裝置、安全控制裝置和鉛；中子產生裝置包括真空質子窗口9和加速器18；堆芯分區裝置包括鉛質靶核區1、釷燃料區2、鈾燃料區3、反射層19、屏蔽層20、導向管21；安全控制裝置為控制棒17；