[发明专利]具有初级冷却剂的自然循环的核反应堆系统

权利要求书

1.一种自然循环的核反应堆系统，包括：

具有内部空腔的反应堆压力容器；

反应堆堆芯，所述反应堆堆芯包括布置在所述反应堆压力容器的底部的所述内部空腔内的核燃料；

位于反应堆压力容器外部的热交换子系统；

闭环初级冷却剂回路，所述闭环初级冷却剂回路使得初级冷却剂流过所述反应堆压力容器以冷却所述反应堆堆芯并流过所述热交换子系统以将热传递到二级冷却剂；并且

其中，所述反应堆堆芯的运行引起初级冷却剂以单相流过所述闭环初级冷却剂回路的自然循环。

2.根据权利要求1所述的自然循环的核反应堆系统，还包括：

分隔部，所述分隔部将所述反应堆压力容器的所述内部空腔分成初级冷却剂上升通道和初级冷却剂下降通道，反应堆堆芯设置在所述初级冷却剂上升通道内，其中，所述反应堆堆芯的运行引起所述初级冷却剂在所述初级冷却剂上升通道内上升；

所述反应堆压力容器包括位于所述反应堆压力容器的顶部处的初级冷却剂出口，所述初级冷却剂出口与所述初级冷却剂上升通道流体连通；

所述反应堆压力容器包括位于所述反应堆压力容器的顶部处的初级冷却剂入口，所述初级冷却剂入口与所述初级冷却剂下降通道流体连通；以及

稳压室，所述稳压室位于所述反应堆压力容器的底部，所述稳压室允许所述初级冷却剂从所述初级冷却剂下降通道到所述初级冷却剂上升通道的横向流动。

3.根据权利要求2所述的自然循环的核反应堆系统，其中，所述分隔部被构造成阻止在所述反应堆压力容器的顶部处所述初级冷却剂在所述初级冷却剂下降通道和所述初级冷却剂上升通道之间的交叉流动。

4.根据权利要求2到3中的任何一项所述的自然循环的核反应堆系统，其中，所述分隔部具有从所述初级冷却剂上升通道到所述初级冷却剂下降通道测量的有效热传导系数，所述分隔部的所述有效热传导系数低于所述初级冷却剂的有效热传导系数。

5.根据权利要求2到4中的任何一项所述的自然循环的核反应堆系统，其中，所述分隔部是具有内表面和外表面的管状结构，所述管状结构的内表面形成所述初级冷却剂上升通道，而所述初级冷却剂下降通道在所述管状结构的外表面和所述反应堆压力容器的内表面之间形成，所述初级冷却剂下降通道为沿周向围绕所述初级冷却剂上升通道的环形通道。

6.根据权利要求2到5中的任何一项所述的自然循环的核反应堆系统，其中，所述初级冷却剂出口和所述初级冷却剂入口位于基本相同的高度。

7.根据权利要求1到6中的任何一项所述的自然循环的核反应堆系统，其中，所述二级冷却剂在所述热交换子系统内通过从所述初级冷却剂传递的热而从液相转变为气相。

8.根据权利要求7的自然循环的核反应堆系统，其中，将所述二级冷却剂从液相转变为气相的在所述热交换子系统内的初级冷却剂流不引起任何在所述闭环初级冷却剂回路内由于高度的增加而产生的明显的压力下降。

9.根据权利要求1到8中的任何一项所述的自然循环的核反应堆系统，其中，所述反应堆压力容器沿着基本竖直的轴线延伸，所述反应堆压力容器的轴向长度上的大部分都位于地面下方，并且，所述反应堆堆芯位于地面下方且所述热交换子系统位于地面上方。

10.根据权利要求9所述的自然循环的核反应堆系统还包括：

分隔部，所述分隔部将所述反应堆压力容器的所述内部空腔分成初级冷却剂上升通道和初级冷却剂下降通道，所述反应堆堆芯设置在初级冷却剂上升通道内；

所述反应堆压力容器包括位于地面上方的所述反应堆压力容器的顶部处的初级冷却剂出口，所述初级冷却剂出口与所述初级冷却剂上升通道流体连通，所述初级冷却剂出口流体联接到所述热交换子系统以便形成热交换子系统的初级冷却剂的进热管段；并且

所述反应堆压力容器包括位于地面上方的所述反应堆压力容器的顶部处的初级冷却剂入口，所述初级冷却剂入口与所述初级冷却剂下降通道流体连通，所述初级冷却剂入口流体联接到所述热交换子系统以便形成热交换子系统的初级冷却剂的出冷管段。

11.根据权利要求10所述的自然循环的核反应堆系统，其中，所述初级冷却剂在所述进热管段具有第一高温、且在所述出冷管段具有二级低温，所述第一高温比所述第二低温高至少220°F。