[發明專利]一種雙模式空間核反應堆堆芯

在審

• 申請號: 202110448280.2
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113409962A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 安偉健;霍紅磊;趙澤昊;高劍;葛攀和;郭鍵;胡古;解家春;趙守智;劉天才;馮瀟
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G21C1/32
• 分類號: G21C1/32
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

1.一種雙模式空間核反應堆堆芯，其特征是：包括設有熱管(1)和氫氣流道(9)的燃料塊，氫氣能夠通過所述氫氣流道(9)被所述燃料塊加熱后噴出作為動力，同時所述氫氣還能夠對所述燃料塊產生降溫作用。

2.如權利要求1所述的一種雙模式空間核反應堆堆芯，其特征是：

所述燃料塊由內圈燃料(5)和外圈燃料(4)共同構成的圓柱狀燃料塊，所述外圈燃料(4)環繞在所述內圈燃料(5)外圍；

所述外圈燃料(4)上設有熱管通道(8)，所述熱管通道(8)內設有熱管(1)，所述熱管(1)的頂端延伸到所述外圈燃料(4)的頂端之外；

所述外圈燃料(4)和所述內圈燃料(5)均為若干塊，每塊所述外圈燃料(4)和每塊所述內圈燃料(5)上均設有若干所述氫氣流道(9)，所述氫氣流道(9)均與所述燃料塊的軸線平行并貫穿所述燃料塊；

位于所述外圈燃料(4)上的所述氫氣流道(9)為第二氫氣流道，位于所述內圈燃料(5)上的所述氫氣流道(9)為第三氫氣流道。

3.如權利要求2所述的一種雙模式空間核反應堆堆芯，其特征是：所述第二氫氣流道的頂端與所述第三氫氣流道的頂端連通，當所述氫氣作為動力從所述燃料塊噴出時，首先從所述第二氫氣流道的底端流入所述第三氫氣流道的頂端，對所述外圈燃料(4)進行降溫；然后從所述第三氫氣流道的頂端流入所述第三氫氣流道，得到所述內圈燃料(5)加熱后從所述第三氫氣流道的底端噴出。

4.如權利要求3所述的一種雙模式空間核反應堆堆芯，其特征是：還包括設置在所述外圈燃料(4)的外圍的徑向反射層(3)，所述徑向反射層(3)用于向所述燃料塊反射裂變中子，進而減小堆芯的中子泄漏率；還包括設置在所述徑向反射層(3)內的若干個控制鼓(2)，所述控制鼓(2)為圓柱形，與所述燃料塊的軸線平行，所述控制鼓(2)的主體為反射體，所述控制鼓(2)的部分側表面設置中子吸收體(7)，所述中子吸收體(7)用于吸收所述燃料塊內裂變擴散的中子；當所述中子吸收體(7)隨所述控制鼓(2)的轉動而面向所述燃料塊時，能夠減小堆芯的反應性；當所有所述控制鼓(2)上的所述中子吸收體(7)全部面對所述燃料塊，反應堆實現停閉，反之則反應堆實現開啟和功率調節。

5.如權利要求4所述的一種雙模式空間核反應堆堆芯，其特征是：還包括第一氫氣流道，所述第一氫氣流道是設置在所述徑向反射層(3)和所述控制鼓(2)中的所述氫氣流道(9)，與所述燃料塊的軸線平行；所述第一氫氣流道的底端與所述第二氫氣流道的底端連通，當所述氫氣作為動力從所述燃料塊噴出時，首先從所述第一氫氣流道的底端流入所述第二氫氣流道的底端，對所述徑向反射層(3)和所述控制鼓(2)進行降溫；然后從所述第二氫氣流道的底端流入所述第二氫氣流道。

6.如權利要求5所述的一種雙模式空間核反應堆堆芯，其特征是：所述燃料塊頂端設置有軸向反射層(10)，所述氫氣流道(9)和所述熱管通道(8)貫穿所述軸向反射層(10)。

7.如權利要求1所述的一種雙模式空間核反應堆堆芯，其特征是：所述燃料塊的材料為鎢基CERMET燃料；所述燃料塊的外表面以及所述氫氣流道(9)的表面設有鎢錸合金涂層。

8.如權利要求1所述的一種雙模式空間核反應堆堆芯，其特征是：所述熱管(1)的內部工質為鈉或鋰。

9.如權利要求1所述的一種雙模式空間核反應堆堆芯，其特征是：所述熱管(1)的包殼材料為難熔金屬合金，所述難熔金屬合金包括鉬錸合金或鎢錸合金。

10.如權利要求2所述的一種雙模式空間核反應堆堆芯，其特征是：在所述燃料塊的軸心位置設有安全棒通道(6)，用于容納安全棒，所述安全棒用于保證反應堆在發生發射掉落事故時能夠維持次臨界的安全狀態。