[發(fā)明專利]熔鹽反應堆中的反應性控制

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580055351.5
• 申請日: 2015-03-09
• 公開（公告）號: CN106796820B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)明（設計）人: 伊恩·理查德·斯科特
• 申請（專利權）人: 伊恩·理查德·斯科特
• 主分類號: G21C1/03
• 分類號: G21C1/03;G21C1/14;G21C7/04;G21C19/31
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李江暉

本發(fā)明公開了一種控制熔鹽裂變反應堆的反應性的辦法。熔鹽裂變反應堆包括堆芯和冷卻劑槽(101)，堆芯包括含有熔鹽裂變?nèi)剂系娜剂瞎?103)，而冷卻劑槽含有熔鹽冷卻劑(102)，其中燃料管浸沒在冷卻劑槽中。所述辦法包括以下步驟：將中子吸收化合物溶解在熔鹽冷卻劑中，所述中子吸收化合物包括鹵素和中子吸收元素。第一方法還包括將中子吸收化合物還原成所述鹵素的鹽和包括所述中子吸收元素的不可溶解物質，所述鹵素是氟或氯，其中所述不可溶解物質在所述熔鹽裂變反應堆的操作期間在所述熔鹽冷卻劑的溫度下不揮發(fā)。在第二方法中，選擇所述一種或多種中子吸收化合物以使得所述一種或多種中子吸收化合物由于吸收中子而導致的中子吸收能力的下降來補償堆芯的反應性降低，以控制堆芯的裂變率。本發(fā)明還提供了一種用于實施所述辦法的設備。

技術領域

本發(fā)明涉及熔鹽裂變反應堆中的裂變反應的控制。具體地，本發(fā)明涉及控制反應堆中的中子吸收率的可逆辦法。

背景技術

熔鹽核裂變反應堆是裂變材料以熔融鹵化鹽(通常為氯化物或乙酰氟)的形式存在的反應堆。GB2508537中描述了這種反應堆的新穎設計，其中熔融燃料鹽被保持在由作用冷卻劑的第二熔鹽包圍的管中。這種反應堆的反應性的控制被提出，是通過利用中子吸收控制桿或通過將中子吸收材料氟化銪或氟化鎘添加到冷卻劑鹽，使用反應性的負溫度系數(shù)以允許高溫，致使氧化銅整流器處于亞臨界狀態(tài)。

氟化銪和氟化鎘兩者對于用作添加到冷卻劑鹽的中子抑制劑都具有嚴格的限制。銪是強負電的金屬，其以電解或以化學的方式將氟化物還原成金屬，不可能還不還原諸如鋯的較少負電冷卻劑鹽成分。鎘相對容易被還原成金屬，如GB2508537中所述，但是產(chǎn)生的金屬在冷卻劑鹽的溫度下易揮發(fā)且有毒，因此需要專門的操作，這在核反應堆的背景下復雜且昂貴。

與更傳統(tǒng)地用作中子抑制劑(poison)的硼相比較，銪和鎘對于快中子還具有相當?shù)偷奈战孛妫@使得銪和鎘較少被使用。

傳統(tǒng)的水冷卻和溫和的反應堆使用被添加到水的硼酸鈉來還原反應性，這樣的優(yōu)點在于硼酸鹽根據(jù)需要可容易地被從水中去除。大的優(yōu)點在于具有GB2508537描述的可用于熔鹽反應堆的類似方法，然而硼酸鹽與冷卻劑的熔鹽在化學上不相容。硼作為控制材料的使用在快光譜反應堆中尤其有價值，這是因為硼即使在快中子光譜中也具有較高的中子吸收截面。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種控制熔鹽裂變反應堆的反應性的方法。熔鹽裂變反應堆包括堆芯和冷卻劑槽，堆芯包括含有熔鹽裂變?nèi)剂系娜剂瞎埽鋮s劑槽含有熔鹽冷卻劑，其中燃料管浸沒在冷卻劑槽中。所述方法包括：將中子吸收化合物溶解在熔鹽冷卻劑中，所述中子吸收化合物包括鹵素和中子吸收元素。所述方法進一步包括：將中子吸收化合物還原成所述鹵素的鹽和包括所述中子吸收元素的不可溶解物質，所述鹵素是氟或氯，其中所述不可溶解物質在所述熔鹽裂變反應堆的操作期間在所述熔鹽冷卻劑的溫度下是不揮發(fā)的。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種控制熔鹽裂變反應堆的反應性的方法。熔鹽裂變反應堆包括堆芯和冷卻劑槽，堆芯包括含有熔鹽裂變?nèi)剂系娜剂瞎埽鋮s劑槽含有熔鹽冷卻劑，其中燃料管浸沒在冷卻劑槽中。所述方法包括以下步驟：將一種或多種中子吸收化合物溶解在熔鹽冷卻劑中，其中選擇所述一種或多種中子吸收化合物以使得所述一種或多種中子吸收化合物由于吸收中子而導致的中子吸收能力的下降來補償堆芯的反應性降低，以控制堆芯的裂變率。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于在核裂變反應堆中使用的設備。所述設備包括入口、混合室、過濾單元、出口和泵。入口被構造成浸沒在核裂變反應堆的冷卻劑鹽的池中。混合室被構造成將通過入口吸入的冷卻劑與還原劑混合以將冷卻劑鹽內(nèi)的中子吸收化合物還原成鹽和不可溶解物質，所述不可溶解物質包括所述中子吸收化合物中的中子吸收元素。過濾單元被構造成從冷卻劑鹽過濾所述不可溶解物質。出口被構造成將過濾后的冷卻劑鹽返回到冷卻劑鹽的池中。泵被構造成使冷卻劑鹽從所述池流動通過所述出口，然后流入到混合室，然后流入到過濾單元中，之后從所述出口流出。