[發明專利]熔鹽堆堆芯、熔鹽堆系統、燃料循環系統及燃料循環方法

有效

• 申請號: 201810123920.0
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108172318B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 伍建輝;劉亞芬;陳金根;鄒楊
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: G21F9/30
• 分類號: G21F9/30;G21C21/00
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;鄒玲

1.一種熔鹽堆堆芯，其特征在于，所述熔鹽堆堆芯的活性區具有各自獨立的嬗變區和增殖區，且所述嬗變區設于所述增殖區內；所述嬗變區與所述增殖區同軸設置；

所述嬗變區用于超鈾核素在氯鹽及無慢化劑的條件下的快譜嬗變、并將嬗變所得的高額剩余中子傳遞至所述增殖區；所述快譜是指中子能量大于或等于0.5MeV的中子能譜；

所述增殖區用于核燃料釷在氟鹽及慢化劑為石墨球的條件下的超熱譜增殖；所述超熱譜是指中子能量為1eV-0.5MeV的中子能譜；

所述嬗變區中的熔鹽體積為所述活性區中的熔鹽總體積的0.4-0.7倍；所述活性區中的熔鹽總體積指的是所述嬗變區中的熔鹽體積與所述增殖區中的熔鹽體積的總和；

所述增殖區中的石墨球的體積占所述增殖區的總體積的58%-62%；

所述活性區外設有石墨反射層。

2.如權利要求1所述的熔鹽堆堆芯，其特征在于，所述嬗變區中的熔鹽體積為所述活性區中的熔鹽總體積的0.5倍。

3.如權利要求1所述的熔鹽堆堆芯，其特征在于，所述增殖區的頂部設有石墨球入口，所述增殖區的底部設有石墨球出口，所述石墨球入口用于換料時向所述增殖區提供石墨球，所述石墨球出口用于換料時將所述增殖區的石墨球排出。

4.一種熔鹽堆系統，其特征在于，所述熔鹽堆系統包括如權利要求1-3任一項所述的熔鹽堆堆芯，所述嬗變區設有氯鹽循環外回路，且所述嬗變區與所述氯鹽循環外回路共同構成氯鹽循環回路；所述氯鹽循環外回路上沿氯鹽流動方向依次設有第一換熱器和裂變產物后處理單元，所述第一換熱器用于移除氯鹽中的熱量，所述裂變產物后處理單元用于除去氯鹽中的裂變產物；所述增殖區設有氟鹽循環外回路，所述增殖區與所述氟鹽循環外回路共同構成氟鹽循環回路；所述氟鹽循環外回路上沿氟鹽流動方向依次設有第二換熱器和萃取器，所述第二換熱器用于移除氟鹽中的熱量，所述萃取器用于萃取得到氟鹽中的Pa-233粗品。

5.一種燃料循環系統，其特征在于，所述燃料循環系統包括乏燃料產生單元、固體燃料后處理單元、如權利要求4所述的熔鹽堆系統、衰變罐、核燃料制造室、小型模塊化熔鹽堆和液態燃料后處理單元；其中，

所述乏燃料產生單元用于產生乏燃料、并將所述乏燃料送至所述固體燃料后處理單元；

所述固體燃料后處理單元用于將從所述乏燃料產生單元送來的乏燃料中的超鈾核素提取出來、并將提取出來的超鈾核素送至所述嬗變區；

所述萃取器還用于將所述Pa-233粗品送至所述衰變罐；

所述衰變罐用于將所述Pa-233粗品中的Pa-233衰變成U-233，并將所得U-233粗品氟化分離，并獲得U-233純品；

所述核燃料制造室用于將所述U-233純品并制成所述小型模塊化熔鹽堆的啟堆燃料，并將所述啟堆燃料送至所述小型模塊化熔鹽堆的堆芯作為堆芯燃料；

所述小型模塊化熔鹽堆用于所述堆芯燃料的焚燒，并將焚燒所得乏燃料送至液態燃料后處理單元；

所述液態燃料后處理單元用于將所述小型模塊化熔鹽堆的乏燃料中的超鈾核素提取出來、并將提取出來的超鈾核素送至所述熔鹽堆系統的嬗變區。

6.如權利要求5所述的燃料循環系統，其特征在于，所述乏燃料產生單元為壓水堆。