[發明專利]熱管式堿金屬轉換一體化反應堆

有效

• 申請號: 201910514380.3
• 申請日: 2019-06-14
• 公開（公告）號: CN110211709B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 夏彥;周欽;劉國青;丁義剛;楊艷斌
• 申請（專利權）人: 北京衛星環境工程研究所
• 主分類號: G21C1/32
• 分類號: G21C1/32;G21C15/12;G21C15/14;G21C15/28;G21C15/18;G21C7/28
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1.熱管式堿金屬轉換一體化反應堆，反應堆內包括反應堆壓力容器、反應堆芯、堆內散熱座，其中，反應堆壓力容器由近圓柱形的筒體以及蓋設在筒體頂部的蓋體、支撐在筒體底部的底封頭組成；反應堆外包括轉鼓控制棒、熱管散熱器和屏蔽結構；反應堆堆芯由若干燃料管排列而成；每根燃料管為鈹制管套，管內全高度設有熱管多孔管芯，管內底部設置多孔燃料元件，上部設置堿金屬熱電轉換用多孔膜；堿金屬冷卻劑在燃料管內循環，在多孔燃料元件區域氣化并向燃料管上部擴散，依靠壓差穿過多孔膜并實現熱電轉換，在燃料管上部被設置在反應堆芯頂部的堆內散熱座冷卻重新液化，經熱管多孔管芯回到燃料元件區域，形成燃料管內的冷卻劑循環；其中，壓力容器下部筒體外側的堆芯活性區高度范圍設有帶轉鼓結構的反射層，轉鼓一側設有碳化硼吸收體，通過電機控制轉鼓轉動來調節反射層的中子吸收，進而控制堆芯反應性；壓力容器筒體的外部對應堆內散熱座高度的部分設有一圈熱管，與壓力容器筒體接觸的熱管成為熱管熱端，熱管冷端采用輻射器實現廢熱排放，壓力容器筒體的底部和側部分別設置有底屏蔽和側屏蔽，以對壓力容器筒體的底部和側部進行保溫。

2.如權利要求1所述的熱管式堿金屬轉換一體化反應堆，其中，壓力容器內部主體結構為排列為圓柱狀的燃料管陣列，燃料元件產生裂變能和熱電轉換，以及冷卻劑循環均在燃料管內完成。

3.如權利要求1所述的熱管式堿金屬轉換一體化反應堆，其中，在壓力容器上部設置堆內散熱座，將燃料管廢熱傳遞給堆外熱管。

4.如權利要求1-3任一項所述的熱管式堿金屬轉換一體化反應堆，其中，若干燃料管的數量為幾十到幾百個，由反應堆功率決定。

5.如權利要求1-3任一項所述的熱管式堿金屬轉換一體化反應堆，其中，轉鼓反射層由若干個轉鼓圍成一圈排布在壓力容器下部圍筒外；其主體結構以及周向一側外層結構為中子反射材料，另一側外層結構為中子吸收材料，通過旋轉轉鼓調節堆芯的反應性；轉鼓下部旋轉軸插入底屏蔽結構，上部連接旋轉電機，旋轉電機插入轉鼓氣缸內；當電機失電時，碳化硼吸收體將自動轉向反應堆堆芯一側，從而實現停堆；轉鼓同時能夠部分滑移出堆芯活性段，當反應堆超壓或者超溫時，將使轉鼓固定的氣室失壓，轉鼓在彈簧力作用下部分滑移出堆芯活性段，從而實現停堆。

6.如權利要求1-3任一項所述的熱管式堿金屬轉換一體化反應堆，其中，壓力容器筒體與底封頭焊接連接，壓力容器頂蓋與筒體的法蘭通過主螺栓連接，密封面設兩道密封環。

7.如權利要求1-3任一項所述的熱管式堿金屬轉換一體化反應堆，其中，燃料管作為燃料放射性核素不外泄的一道屏障，壓力容器作為另一道獨立屏障。