[實用新型]一種可同時嬗變次錒系核素和長壽命裂變產物的快熱混合能譜臨界堆芯

有效

• 申請號: 201820649837.2
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN208173248U
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 陳紅麗;方海濤;張喜林
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G21C5/12
• 分類號: G21C5/12;G21C5/20;G21F9/28
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;鄧治平

1.一種可同時嬗變次錒系核素和長壽命裂變產物的快熱混合能譜臨界堆芯，其特征在于：所述堆芯從其中心向外依次為：次錒系核素嬗變區(1)、可裂變燃料增殖區(2)、長壽命裂變產物嬗變區(3)、反射層區(4)和屏蔽層區(5)；次錒系核素嬗變區(1)、可裂變燃料增殖區(2)和長壽命裂變產物嬗變區(3)均布置有控制組件；次錒系核素嬗變區(1)以MOX和MA的混合物作為燃料，堆芯的高能中子在次錒系核素嬗變區(1)嬗變MA；可裂變燃料增殖區(2)以MOX作為燃料，快中子可以引起可裂變核素²³⁸U裂變最終變為易裂變核素²³⁹Pu，實現核燃料的增殖，部分中子可供嬗變區利用；長壽命裂變產物嬗變區(3)以UO₂和LLFP混合物為燃料，進入長壽命裂變產物嬗變區(3)的中子，由于離堆芯中心較遠，而且在燃料組件壁和燃料棒包殼中均設置有石墨層，可以進一步將其慢化為低能中子，大部分中子相對于中心中子能量較低，有效嬗變LLFP，提高中子的利用率，實現同時嬗變次錒系核素和長壽命裂變產物。

2.根據權利要求1所述的一種可同時嬗變次錒系核素和長壽命裂變產物的快熱混合能譜臨界堆芯，其特征在于：堆芯的高能中子在次錒系核素嬗變區(1)嬗變MA，在可裂變燃料增殖區(2)實現核燃料的增殖，進入長壽命裂變產物嬗變區(3)的中子，由于離堆芯中心較遠，而且被燃料組件壁和燃料棒包殼中的石墨層進一步慢化為低能中子，大部分中子相對于中心中子能量更低，可有效嬗變LLFP，提高中子的利用率，實現同時嬗變次錒系核素和長壽命裂變產物，而且采用液態金屬作為冷卻劑帶出堆芯產生的裂變能，達到產能的目的。

3.根據權利要求1所述的一種可同時嬗變次錒系核素和長壽命裂變產物的快熱混合能譜臨界堆芯，其特征在于：所述次錒系核素嬗變區(1)以MOX和MA的混合物作為燃料，其中MA是從冷卻后的反應堆乏燃料中提取出來的，包括Np、Am和Cm這些核素，與快中子發生裂變反應嬗變成裂變產物。

4.根據權利要求1所述的一種可同時嬗變次錒系核素和長壽命裂變產物的快熱混合能譜臨界堆芯，其特征在于：所述可裂變燃料增殖區(2)以MOX作為燃料，由UO₂和PuO₂混合而成，俘獲中子后可裂變核素²³⁸U將被轉換成易裂變核素²³⁹Pu，實現核燃料增殖。

5.根據權利要求1所述的一種可同時嬗變次錒系核素和長壽命裂變產物的快熱混合能譜臨界堆芯，其特征在于：所述長壽命裂變產物嬗變區(3)以UO₂和LLFP混合物作為燃料，LLFP是從冷卻后的反應堆乏燃料中提取出來的锝-99和碘-129；燃料組件壁和燃料棒包殼內都設置了慢化層，慢化材料為石墨。

6.根據權利要求1所述的一種可同時嬗變次錒系核素和長壽命裂變產物的快熱混合能譜臨界堆芯，其特征在于：所述反射層區(4)由一層反射層組件組成，反射材料內有氧化鋯/釔混合物。

7.根據權利要求1所述的一種可同時嬗變次錒系核素和長壽命裂變產物的快熱混合能譜臨界堆芯，其特征在于：所述屏蔽層區(5)由兩層屏蔽層組件組成，屏蔽材料為碳化硼。