[發明專利]一種熔鹽燃料自持更新模塊裝置

有效

• 申請號: 202010467352.3
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN113744907B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 王翔
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G21C19/31
• 分類號: G21C19/31;G21C17/10
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張宏威

本發明是一種熔鹽燃料自持更新模塊裝置。本發明屬于核燃料更新循環技術領域，所述裝置包括：去除區、第一反應容器、第一加熱層、第二反應容器、第二加熱層、熔鹽流經管道、廢料區、輻射屏蔽區、原料區、補充區、輔助區、熔鹽入口、散熱鰭板和熔鹽出口。本發明通過使用熔鹽堆自身產生的電力、熔鹽燃料自身的余熱以及裂變產物產生的衰變熱為能量來源，對熔鹽燃料進行在線更新，去除裂變產物，補充易裂變、可裂變物質，與小型熔鹽堆配合使用可以實現小型熔鹽堆的模塊化、便捷性、可移動性，通過定期更換熔鹽更新模塊可使得熔鹽堆在壽期內持續穩定運行。在需要時通過回收熔鹽更新模塊可以對收集的裂變產物進一步處理，便于實現對燃料的循環使用。

技術領域

本發明涉及核燃料更新循環技術領域，是一種熔鹽燃料自持更新模塊裝置。

背景技術

在使用熔鹽作為燃料的大型核反應堆的設計中，會在核反應堆外建設額外的熔鹽在線處理設施，通過對熔鹽乏燃料進行化學處理，去除裂變產物，增加可裂變核素，使得在熔鹽堆運行過程中，熔鹽燃料在經過這樣即時在線或具有周期性的處理之后，組份的變化保證在較小的波動范圍之內，進而保證熔鹽堆穩定功率輸出。但是熔鹽在線處理設施一般為較大型的廠區，其建設一方面會拉高核電設施的建造成本，另一方面也不利于熔鹽堆的應用推廣。特別是在小型化、可移動的核能應用方面，在線處理設施的必要存在已經成為了阻礙熔鹽堆發展的絆腳石。

發明內容

本發明為實現熔鹽在線處理小型化和可移動性，本發明提供了一種熔鹽燃料自持更新模塊裝置，本發明提供了以下技術方案：

一種熔鹽燃料自持更新模塊裝置，所述裝置包括：去除區、第一反應容器、第一加熱層、第二反應容器、第二加熱層、熔鹽流經管道、廢料區、輻射屏蔽區、原料區、補充區、輔助區、熔鹽入口、散熱鰭板和熔鹽出口；

所述散熱鰭板連接輔助區，所述輔助區內置熔鹽流經管道，所述熔鹽流經管道的一端連接第一加熱層，所述第一加熱層安裝在第一反應容器內，所述第一反應容器連接補充區，所述補充區連接熔鹽出口；

所述熔鹽流經管道的另一端連接第二加熱層，所述第二加熱層安裝在第二反應容器內，所述第二反應容器連接去除區，所述去除區連接熔鹽入口；

所述廢料區、輻射屏蔽區和原料區位于第一加熱層和第二加熱層中間，所述廢料區連接第二加熱層，所述原料區連接第一加熱層，所述輻射屏蔽區位于廢料區和原料區中間。

優選地，所述輔助區包括電力轉換設備、監測監控設備、通信設備和余熱排出設備，所述電力轉換設備、監測監控設備、通信設備和余熱排出設備集成在一起；

所述電力轉換設備利用熔鹽流出反應堆堆芯進入熔鹽燃料自持更新模塊裝置自帶的高溫進行靜態熱電轉換，產生電力供熔鹽燃料自持更新模塊裝置使用；在廢料區積累起裂變產物后，電力轉換設備利用廢料區中的衰變熱進行熱電轉換，產生電力自持；

余熱排出設備使得受迫循環或自然循環對廢料區的衰變熱進行利用和排出，將余熱用于熔鹽乏燃料的在線更新，或者將衰變熱排出；

監測監控設備用于熔鹽燃料自持更新模塊裝置指標參數的監測與監控；

通信設備用于和遠程運營方進行通信，提供自持更新模塊的參數、指標和接受指令。

優選地，所述去除區采用干式乏燃料后處理方法，在處理過程中所需的高溫環境初始由流出反應堆堆芯的熔鹽本身帶來的熱量以及額外加熱提供，在廢料區積累起裂變產物后，利用廢料區中的裂變產物發出的衰變熱。

優選地，通過補充區將原料區的新可裂變物質以緩釋的方式添加至熔鹽燃料中，提升熔鹽燃料中可裂變物質的組分。

優選地，熔鹽從反應堆堆芯上部流出后，經管道進入通過熔鹽入口進入熔鹽燃料自持更新模塊裝置，在去除區將裂變產物分離開，流經輔助區進行檢測和控制，再流經補充區，根據需要進行補充，再通過熔鹽出口流回反應堆堆芯下部。