[發明專利]一種一體化堆本體系統及氯鹽堆系統

有效

• 申請號: 201810224736.5
• 申請日: 2018-03-19
• 公開（公告）號: CN108417277B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 周波;鄒楊;嚴睿;冀銳敏;馬玉雯;李曉曉;李冬國
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: G21C1/32
• 分類號: G21C1/32;G21C3/54
• 代理公司: 北京君泊知識產權代理有限公司 11496
• 代理人: 王程遠

本發明實施例提供了一種堆本體系統，包括反應性控制系統、控制系統驅動機構管座、堆容器頂蓋吊耳、堆容器頂蓋密封裝置、冷卻劑進口,冷卻劑出口，換熱器結構，堆芯活性區反射層，堆芯活性區，主泵，堆芯支撐結構、下封頭，以及堆本體支撐部分，所述反應性控制系統通過燃料鹽上升區插入堆芯，所述燃料鹽上升區設置在所述堆芯活性區頂部上升通道。本發明實施例還提供了一種氯鹽堆系統，為熔鹽堆的小型化快速部署提供了一種可能的設計方案，本系統具有單次投資小，靈活并快熟部署的優勢。

技術領域

本發明涉及一種熔鹽堆技術，特別涉及以氯鹽為燃料和冷卻介質的一體化熔鹽堆技術。

背景技術

熔鹽堆(MSR-Molten Salt Reactor)的概念源自于美國20世紀50～70年代橡樹嶺國家實驗室(ORNL-Oak Ridge National Laboratory)建造或設計的空間熔鹽實驗堆(ARE-Aircraft Reactor Experiment)、熔鹽實驗堆(MSRE-Molten Salt Reactor Experiment)、熔鹽增殖堆(MSBR-Molten Salt Breeding Reactor)等實驗堆。2001—2003年期間，ORNL、桑地亞國家實驗室(SNL-Sandia National Laboratories)和加州大學伯克利分校(UCB-University of California,Berkeley)共同發展了先進高溫堆(AHTR-The AdvancedHigh-Temperature Reactor)的概念，后正式命名為氟鹽冷態高溫堆(FHR-Fluoride saltcooled High temperature Reactor)。

熔鹽堆燃料循環方式簡單，可在線換料，具有非能動排鹽罐設計，且排鹽罐設計有非能動余熱冷卻裝置，不會出現類似壓水堆的堆芯熔毀等事故，即使最嚴重事故下，也不會對外界環境造成嚴重放射性后果，這是熔鹽堆的液態流動類型燃料所具有的固有安全特性。

液態燃料熔鹽堆容易實現小型化及快速部署，采用氯鹽作為燃料鹽避免了復雜氚控的問題，同時堆芯無燃料組件，由反射層材料(如石墨、鉛、鈹、氧化鈹、鉛、鉛鉍等單一材料或多種材料)包圍成容納液態燃料的堆芯活性區。堆本體內置一回路所有設備如換熱器和一回路泵等，可將放射性包容在整個堆本體中。換熱器尺寸較小，便于模塊化生產及組裝，整個小型化的反應堆本體系統可以在工廠生產并通過空投、公路運輸，現場快速安裝，在節省部署時間方面具有顯著優勢。目前設計的小型化反應堆通常為壓水堆類型，其設計壓強較大，因此其反應堆容器壁以及管道壁均較厚，其體積和質量較大，而采用高溫熔鹽作為燃料鹽，其壓力邊界材料較薄，且高溫熱電效率較高。

發明內容

本發明提供一種可行的小型化堆芯結構及一體化堆本體結構：為了克服現有熔鹽堆回路系統復雜，系統相對龐大，不利于快速部署的特點。

本發明提供了一種一體化堆本體系統，其特征在于，包括反應性控制系統、控制系統驅動機構管座、堆容器頂蓋吊耳、堆容器頂蓋密封裝置、冷卻劑進口,冷卻劑出口，換熱器結構，堆芯活性區反射層，堆芯活性區，主泵，堆芯支撐結構、下封頭，以及堆本體支撐部分，所述反應性控制系統通過燃料鹽上升區插入堆芯，所述燃料鹽上升區設置在所述堆芯活性區頂部上升通道。

進一步的，所述主泵為4個，所述反應性控制系統包括9根控制棒，其中五根所述控制棒作為第一套停堆系統，其余4根所述控制棒作為第二套停堆系統。

進一步的，所述堆本體系統設計功率設為5-20Mwe，堆芯進口溫度為400-650℃，堆芯出口溫度為650-1000℃。

進一步的，堆本體材料以及堆內管道和其他構件為鎳基合金或鈦合金或鉬合金等。

進一步的，反應堆設計功率5-20MWe，燃料鹽選擇71UCl₄-17UCl₃-12NaCl,Cl-37的富集度為90％，U-235的富集度為19.75％，堆芯進出口溫度分別為650℃和730℃，堆本體材料采用鎳基合金。