[發明專利]全能鈾-釷轉化-增殖堆裝置及生產核燃料鈾-233的方法

有效

• 申請號: 201310011868.7
• 申請日: 2013-01-11
• 公開（公告）號: CN103077759A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 呂應中
• 申請（專利權）人: 呂應中
• 主分類號: G21C21/02
• 分類號: G21C21/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 湯保平

1.一種全能鈾-釷轉化-增殖堆裝置，包含：

一熔鹽增殖層，該熔鹽增殖層為中空結構，是采用釷作為核肥料；

一反應堆堆芯，該反應堆堆芯是采用鈾作為核燃料，該反應堆堆芯位于熔鹽增殖層的中心處，該反應堆堆芯的中心為高溫熔鹽流道；

一石墨反射層，該石墨反射層與反應堆堆芯位于熔鹽增殖層和反應堆堆芯之間；

一即時分離器，該即時分離器是輻照后核肥料釷與Pa-233的即時分離器，該即時分離器位于石墨反射層的一側；

一衰變分離器，該衰變分離器存有Pa-233，該衰變分離器與即時分離器連接；

一氟化物熔鹽燃料制備裝置，該氟化物熔鹽燃料制備裝置與衰變分離器相聯接。

2.如權利要求1所述的全能鈾-釷轉化-增殖堆裝置，其中反應堆堆芯由一個圓柱形環狀石墨燃料球床與位于其中心的高溫熔鹽流道構成。

3.如權利要求2所述的全能鈾-釷轉化-增殖堆裝置，其中反應堆堆芯內的含鈾核燃料石墨球由自外向內橫向流過環狀球床的熔鹽載熱劑冷卻。

4.如權利要求3所述的全能鈾-釷轉化-增殖堆裝置，其中反應堆堆芯的含鈾核燃料石墨球內部分為三層：最外層為一石墨外殼，其次為一薄層空腔，最內為一石墨球芯；其中薄層空腔裝入含鈾核燃料包覆顆粒與熔鹽載熱劑的混合物；該混合物中的熔鹽載熱劑與石石墨外殼外流動的熔鹽載熱劑之間，有石墨外殼上鉆出的眾多小孔相溝通；該小孔的直徑小于包覆顆粒的直徑以防止后者外漏。

5.如權利要求4所述的全能鈾-釷轉化-增殖堆裝置，其中反應堆堆芯內的另一種含鈾石墨燃料球的三層結構中，其石墨外殼上不鉆小孔，而其空腔內裝入含鈾的液態熔鹽燃料，后者與石墨球殼外的熔鹽載熱劑完全隔離。

6.一種生產核燃料鈾的方法，其是采用權利要求1所述的裝置，包括如下步驟；

步驟1：在一個以只含鈾作為核燃料的反應堆堆芯內進行裂變反應，生產剩余中子；

步驟2：在一個石墨反射層內，使泄漏出反應堆堆芯的剩余中子慢化，一部分返回反應堆堆芯，降低其臨界質量，一部分向外泄漏，進入只含釷熔鹽的熔鹽增殖層，另一部分重復步驟1；

步驟3：在一個以只含釷作為核肥料的熔鹽增殖層內通過中子輻照生產Pa-233；

步驟4：在一個輻照后核肥料釷與Pa-233即時分離器內將輻照后的含釷熔鹽中的Pa-233與含釷熔鹽即時分離；

步驟5：在一個Pa-233儲存衰變分離器內使之衰變為U-233并加以分離與提純；

步驟6：在一個氟化物熔鹽燃料制備裝置內將提純后的U-233制成新的增殖堆液態核燃料。

7.如權利要求6所述的生產核燃料鈾的方法，其中含鈾反應堆堆芯裝載的裂變物質為富集U-235為核心的包覆顆粒燃料構成的石墨球。

8.如權利要求7所述的生產核燃料鈾的方法，其中含鈾反應堆堆芯裝載的裂變物質為含U-233的含鈾液態熔鹽燃料。

9.如權利要求6所述的生產核燃料鈾的方法，其中反應堆堆芯由一個圓柱形環狀石墨燃料球床與位于其中心的高溫熔鹽流道構成。

10.如權利要求9所述的生產核燃料鈾的方法，其中反應堆堆芯內的含鈾核燃料石墨球由自外向內橫向流過環狀球床的熔鹽載熱劑冷卻。

11.如權利要求10所述的生產核燃料鈾的方法，其中反應堆堆芯內的含鈾核燃料石墨球內部分為三層：最外層為一石墨外殼，其次為一薄層空腔，最內為一石墨球芯；其中薄層空腔32裝入含鈾核燃料包覆顆粒與熔鹽載熱劑的混合物；該混合物中的熔鹽載熱劑與石石墨外殼外流動的熔鹽載熱劑之間，有石墨外殼上鉆出的眾多小孔相溝通；該小孔的直徑小于包覆顆粒的直徑以防止后者外漏。

12.如權利要求11所述的生產核燃料鈾的方法，其中反應堆堆芯內的另一種含鈾石墨燃料球的三層結構中，其石墨外殼上不鉆小孔，而其空腔內裝入含鈾的液態熔鹽燃料，后者與石墨球殼外的熔鹽載熱劑完全隔離。