[發明專利]一種熔鹽燃料多堆系統

有效

• 申請號: 201811494801.2
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109273121B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 于世和;鄒楊;嚴睿;劉亞芬;楊璞
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: G21D1/00
• 分類號: G21D1/00;G21D1/02
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;郭冉檸

本發明公開了一種熔鹽燃料多堆系統。本發明的所述熔鹽燃料多堆系統包括反應堆模塊、換熱模塊、泵模塊、燃料處理模塊；其中，所述反應堆模塊包括I類反應堆模塊和II類反應堆模塊，其使用同一種熔鹽燃料在其中流動；并且所述I類反應堆模塊和II類反應堆模塊之間為串聯和/或并聯布置。所述I類反應堆模塊工作在過慢化區和最佳柵格點附近，用于產能、增殖。其包含一套反應性控制系統，用于控制反應堆反應性變化。所述II類反應堆模塊工作在欠慢化區和無慢化區，用于增殖和嬗變。其屬于次臨界堆，包含一套中子源系統，來驅動反應堆。本發明的熔鹽燃料多堆系統充分利用液態燃料的流動性，可在同一個系統內實現產能、增殖、嬗變等功能。

技術領域

本發明涉及核能利用領域，具體涉及一種熔鹽燃料多堆系統。

背景技術

熔鹽堆作為六種第四代反應堆中唯一的液體燃料反應堆，在固有安全性、經濟性、核燃料可持續發展及防核擴散等方面具有獨特優勢。熔鹽堆采用溶解在氟化鋰、氟化鈉等氟化鹽中的釷或鈾的液態融合物作為燃料，在高溫熔融的液態下，即作為核燃料、又作為載熱劑，把燃料和載熱劑融合為一體，與傳統的固態堆有顯著的不同。熔鹽堆根據不同目的，堆型結構可以做相應的調整，既可設計為熱譜也可設計為快譜。

鑒于熔鹽堆設計的靈活性，為了得到更好的中子性能及工程的可行性，歷史上出現了幾種典型的熔鹽堆設計。“單流”熔鹽堆，只有一種熔鹽，后處理簡單；“雙流”熔鹽堆，熔鹽分為燃料熔鹽和增殖熔鹽，增加了反應堆增殖性能，但是，后處理難度加大；“單流分區”熔鹽堆，將堆芯分為內、外兩個慢化比不同的區域，增加了反應堆增殖性能；堆芯只有一種熔鹽，后處理簡單。

以上熔鹽堆設計的共同特點是：設計變更都在同一個堆芯內完成。即在同一個堆芯內，既要考慮反應堆反應性變化又要考慮核燃料增殖，具有一定的限制性。同時，也沒有充分利用熔鹽堆液體燃料的流動性。另一方面，傳統乏燃料嬗變，需要先從乏燃料中分離出需要嬗變的核素，然后制成合適的燃料再加入到反應堆中進行嬗變，過程非常復雜和繁瑣。

因此，急需一種可以同時考慮產能、增殖、嬗變的系統。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于為了克服現有熔鹽堆設計中存在的諸多問題，因而提供了一種新型熔鹽燃料多堆系統。本發明的熔鹽燃料多堆系統充分利用液態燃料的流動性，可在同一個系統內實現產能、增殖、嬗變等功能。

本發明通過下述技術方案來解決上述技術問題。

本發明提供了一種熔鹽燃料多堆系統，所述熔鹽燃料多堆系統包括反應堆模塊、換熱模塊、泵模塊和燃料處理模塊；其中，所述反應堆模塊包括I類反應堆模塊和II類反應堆模塊，其使用同一種熔鹽燃料在其中流動；并且所述I類反應堆模塊和II類反應堆模塊之間為串聯和/或并聯布置。

本發明所述的熔鹽燃料多堆系統中，所述I類反應堆模塊工作在過慢化區和最佳柵格點附近，用于產能、增殖。其包含一套反應性控制系統，用于控制反應堆反應性變化。

本發明一具體實施方式中，所述的I類反應堆模塊用于產能。

本發明一具體實施方式中，所述的I類反應堆模塊的堆芯活性區半徑可為2.5m，高度可為5.0m。

本發明一具體實施方式中，所述I類反應堆模塊的熱功率可為2.0GW。

本發明一具體實施方式中，所述I類反應堆模塊的轉化比可為0.9。

本發明一具體實施方式中，所述I類反應堆模塊的熔鹽體積占總體積的比例可為19％。

本發明一具體實施方式中，當本發明所述的熔鹽燃料多堆系統穩態運行時，所述I類反應堆模塊1堆芯有效增殖系數可為1.01。

本發明所述的熔鹽燃料多堆系統中，所述II類反應堆模塊工作在欠慢化區和無慢化區，用于增殖和嬗變。其屬于次臨界堆，包含一套中子源系統，來驅動反應堆。