[實用新型]用于加速器驅動次臨界核能系統的固體散裂靶

有效

• 申請號: 201320275946.X
• 申請日: 2013-05-19
• 公開（公告）號: CN203289731U
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 顧龍;盛選禹;李金陽;王大偉;范慶;秦長平;劉璐
• 申請（專利權）人: 中國科學院近代物理研究所
• 主分類號: H05H6/00
• 分類號: H05H6/00
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 張真

技術領域

本實用新型涉及一種用于加速器驅動次臨界核能系統的固體散裂靶結構，屬于核能技術領域。

背景技術

ADS是加速器驅動次臨界潔凈核能系統（Accelerator?Driven?Sub-critical?System）的縮寫，它是利用加速器加速的高能質子與重靶核（如鉛或鎢等）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。

散裂靶是ADS系統中的一個重要部件，加速器產生的高能質子與散裂靶材料碰撞后，發生散裂反應，才能產生中子。中子作為中子源驅動次臨界堆，使之維持鏈式反應，并嬗變核廢料。

對于ADS系統，靶系統的功能就是將高能入射粒子流轉變成為驅動次臨界包層達臨界的中子，對于靶的基本要求可以歸結為以下幾點：（1）結構緊湊，易于與包層相結合；（2）運行功率高，功率水平在10至100MW之間；（3）中子產額效率高；（4）可進行可靠和低廉的維護操作；（5）可進行安全和低危害的操作；（6）產生較少的廢物。

從滿足以上需求出發，現今認為熔融的液態鉛和鉛鉍共熔合金（LBE）是目前較好的選擇。對于鉛鉍共熔合金，其突出的問題是放射性產物，由于金屬鉍活化后產生的釙元素是一種化學毒性很強的放射性核素，并且釙易揮發，所以在事故工況下釙會在高溫下從鉛鉍共熔合金中快速的揮發出來，造成嚴重的放射性后果。對于鉛，其通過核反應產生釙的量極少，但鉛必須工作在較高的溫度之下，對于靶材的選擇需要更多的實驗研究來最終確定最優的選擇。

散裂靶的設計有多種形式：（1）美國布魯克海文國家實驗室提出了許多加速器增殖靶的概念，包括鈉冷快堆靶件、熔鹽靶、氣冷靶等概念；（2）歐核中心團隊概念設計方案——“能量放大器”采用液態鉛靶；（3）比利時MYRRHA計劃采用液態無窗鉛鉍共熔合金散裂靶；（4）歐盟XT-ADS計劃通過無窗的方式轟擊液態鉛鉍金屬散裂靶；（5）意大利TRIGA計劃結合處于次臨界狀態的TRIGA反應堆使用一個固體鎢靶；（6）意大利TRASCO計劃使用加壓鉛鉍共熔合金散裂靶。

發明內容

本實用新型的目的在于避免現有技術的不足提供一種用于加速器驅動次臨界核能系統的固體散裂靶。以解決ADS系統中采用氣冷堆方案后，提供一種可靠的固體散裂靶結構，保證能夠滿足ADS系統對散裂靶的要求，并能夠承受一定壓力、承受溫度變化。

為實現上述目的，本實用新型采取的技術方案，一種用于加速器驅動次臨界核能系統的固體散裂靶，其主要特點在于：包括有在質子束流通道的內腔端頭設有靶體，在靶體上設有多排冷卻通孔，在多排冷卻通孔的一端設有氦氣入口聯箱，氦氣入口聯箱與氦氣入口聯箱連接管連接；在另一端設有冷卻氦氣出口聯箱，氦氣出口聯箱與氦氣出口聯箱連接管連接。

所述的用于加速器驅動次臨界核能系統的固體散裂靶，所述的靶體上設有的多排冷卻通孔為在水平的兩個方向上的多排圓孔，分別在一端連接氦氣入口聯箱、在另一端連接冷卻氦氣出口聯箱。

所述的用于加速器驅動次臨界核能系統的固體散裂靶，所述的氦氣入口聯箱、氦氣出口聯箱在箱體的上方設有連接接頭，在與靶體連接的端面上設有與靶體多排冷卻通孔一一對應的通孔。

所述的用于加速器驅動次臨界核能系統的固體散裂靶，所述的靶體為長方體或正方體。

所述的用于加速器驅動次臨界核能系統的固體散裂靶，所述的靶體、氦氣入口聯箱，氦氣入口聯箱連接管、冷卻氦氣出口聯箱與出口聯箱連接管采用的材料為固體鎢。

本實用新型的有益效果是固體散裂靶結構，容易加工制造，由于采用同一種材料，焊接比較容易，結構滿足ADS系統對散裂靶提出的其他功能方面的要求，如（1）靶材料要具有比較高的壽命，靶方便進行冷卻，帶出嬗變產生的熱量。采用本實用新型的固體散裂靶結構，冷卻劑既可以采用與反應堆一樣的氦氣，也可以采用其他液體進行冷卻，散裂靶的整體設計上更加靈活；（2）結構緊湊，易于與包層相結合；（3）運行功率高，功率水平在10至100MW之間；（4）中子產額效率高；（5）可進行可靠和低廉的維護操作；（6）可進行安全和低危害的操作；（7）產生較少的廢物。

附圖說明

圖1為本實用新型主視示意圖；

圖2為圖1的A-A剖面圖；

圖3為本實用新型所述散裂靶長方體靶體的立體示意圖；

圖4為本實用新型冷卻氦氣入口聯箱、冷卻氦氣出口聯箱的立體示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖來詳細說明本實用新型。