[發明專利]一種熔鹽快堆

在審

• 申請號: 202111249954.2
• 申請日: 2021-10-26
• 公開（公告）號: CN114093529A
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 李曉曉;陳金根;鄒楊;蔡翔舟
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: G21C3/324
• 分類號: G21C3/324;G21C3/336
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 王衛彬;劉奉麗

本發明公開了一種熔鹽快堆。該熔鹽快堆包括活性區壁和位于所述活性區壁內部的活性區；所述活性區包括嬗變棒和燃料鹽區，所述嬗變棒內設有容納空間，所述燃料鹽區用于容納燃料鹽；所述嬗變棒排列于所述燃料鹽區內，且所述嬗變棒設于所述活性區的中部；所述中部的等效直徑與所述活性區的等效直徑的比值為0.6～0.9。本發明的熔鹽快堆嬗變量高，緩發中子流失低，堆芯安全性高。

技術領域

本發明涉及一種熔鹽快堆。

背景技術

乏燃料是經過輻照、使用過的但未燃盡的核燃料。對于目前占主流的商業壓水堆，當乏燃料從堆芯卸出100年后，其放射性毒性主要來自超鈾核素(TRU)的貢獻。嬗變TRU可大幅減少乏燃料放射性毒性并顯著提高核燃料利用率。由于TRU在快中子能譜下具有較大的裂變俘獲比，嬗變TRU需要消耗大量的高能中子，因此TRU更適合采用快堆嬗變裝置，例如具有快中子能譜的加速器驅動次臨界系統(ADS)和固態臨界快堆(例如鈉冷快堆、鉛冷快堆和氣冷快堆)等。為了進一步改善快堆嬗變裝置的TRU嬗變能力，需增加TRU裝載量或延長嬗變裝置運行周期。然而，TRU元素的高裝載量會顯著減弱固態燃料嬗變裝置的堆芯安全特性，嬗變裝置運行周期的增加則會提高堆芯安全控制要求或加速器技術要求，從而限制TRU嬗變能力。

作為液態燃料反應堆，熔鹽快堆有望解決固態嬗變裝置中高效嬗變TRU的技術挑戰。液態燃料鹽的密度效應可以補償TRU高裝載量引起的溫度負反饋的減弱，同時在線后處理與在線添料使得熔鹽快堆在不需要較高的初始剩余反應性前提下延長堆芯運行周期，從而降低了控制要求并提高嬗變能力。但是，目前熔鹽快堆的載體鹽一般為氟鹽或氯鹽，TRU在氟鹽和氯鹽中的溶解度較低，溶解度最高分別為30％(如FLiNaK)和45％(如NaCl)，這在一定程度上限制了熔鹽快堆的TRU嬗變能力。此外，液態燃料鹽的流動引起緩發中子的損失，也會減弱熔鹽快堆的安全性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是為了解決現有技術中的液態燃料熔鹽快堆存在超鈾元素在載體鹽中溶解度低而導致嬗變能力低以及緩發中子損失大等缺陷，而提供了一種熔鹽快堆。本發明的熔鹽快堆嬗變量高，緩發中子流失低，堆芯安全性高。

本發明通過下述技術方案解決上述技術問題。

本發明提供了一種熔鹽快堆，其包括活性區壁和位于所述活性區壁內部的活性區；

所述活性區包括嬗變棒和燃料鹽區，所述嬗變棒內設有容納空間，所述燃料鹽區用于容納燃料鹽；

所述嬗變棒排列于所述燃料鹽區內，且所述嬗變棒設于所述活性區的中部；

所述中部的等效直徑與所述活性區的等效直徑的比值為0.6～0.9。

本發明中，所述活性區壁的材料可為本領域常規，較佳地為鎳基合金、鉬錸合金和鈮鋯合金中的一種或多種，更佳地為鎳基合金。

本發明中，較佳地，所述活性區壁包括上壁、側壁和下壁。

其中，較佳地，所述上壁的厚度為1～3cm；所述側壁的厚度為1～5cm；所述下壁的厚度為1～3cm。

其中，較佳地，所述上壁為具有弧度的圓錐形；所述下壁為具有弧度的圓錐形。

其中，較佳地，所述上壁的中心設有燃料鹽出口；所述下壁的中心設有燃料鹽進口。所述燃料鹽進口較佳地為圓柱形；所述燃料鹽出口較佳地為圓柱形。

較佳地，所述活性區壁內還包括上腔室，所述上腔室位于所述活性區和所述上壁之間，所述上腔室的底部與所述活性區連通。所述上腔室的高度較佳地為1～20cm。

較佳地，所述活性區壁內還包括下腔室，所述下腔室位于所述活性區和所述下壁之間，所述下腔室的頂部與所述活性區連通。所述下腔室的高度較佳地為1～20cm。