[发明专利]一种基于混合能谱的高效核废料嬗变次临界堆芯

权利要求书

1.一种基于混合能谱的高效核废料嬗变次临界堆芯，其特征在于：所述堆芯从其中心向外依次为外中子源区(1)、嬗变区(2)、慢化层区(3)、反射层区(4)和屏蔽层区(5)；外中子源区(1)使用高能质子撞击靶材发生散裂反应产生的散裂中子作为外源中子；嬗变区(2)使用超铀核素(简称TRU)和长寿命裂变产物(简称LLFP)作为核燃料；外源中子驱动嬗变区(2)中的核燃料发生裂变反应，产生快中子，由嬗变区(2)泄漏出去的快中子经过慢化层区(3)进行一次慢化，到达反射层区(4)后反射回来，再次经过慢化层区(3)进行二次慢化，最后慢化成热中子进入嬗变区(2)，这样由外中子源区(1)提供的散裂中子、裂变反应产生的快中子和慢化并反射回来的热中子在嬗变区(2)中形成一个混合能谱，根据快中子和热中子的分布情况分别设置了TRU燃料区和LLFP燃料区，利用其中的快中子嬗变次锕系核素(简称MA)和热中子LLFP，实现同一个堆芯同一个嬗变区内同时嬗变MA和LLFP的高效嬗变核废料的目的，具备高效嬗变核废料的功能，并且采用液态铅铋合金作为冷却剂将嬗变区产生的裂变能带出堆芯，进行产能。

2.根据权利要求1所述的一种基于混合能谱的高效核废料嬗变次临界堆芯，其特征在于：所述外中子源区(1)放置一个液态铅铋合金散裂靶，采用高能强流质子加速器产生的能量为1GeV，平均流强10mA的高能质子束轰击液态铅铋合金靶材料，产生10MeV的中子，作为驱动嬗变区(2)的外源中子。

3.根据权利要求1所述的一种基于混合能谱的高效核废料嬗变次临界堆芯，其特征在于：所述嬗变区(2)中的快中子主要分布在嬗变区(2)的内侧，热中子主要分布在嬗变区(2)的外侧，根据快中子和热中子的分布情况由内到外分别设置了TRU燃料区和LLFP燃料区，TRU燃料区为内6层燃料组件，LLFP燃料区为最外1层燃料组件。

4.根据权利要求1所述的一种基于混合能谱的高效核废料嬗变次临界堆芯，其特征在于：所述慢化层区(3)由1层慢化层组件组成，慢化材料为石墨。

5.根据权利要求1所述的一种基于混合能谱的高效核废料嬗变次临界堆芯，其特征在于：所述反射层区(4)由1层反射层组件组成，反射材料为不锈钢。

6.根据权利要求1所述的一种基于混合能谱的高效核废料嬗变次临界堆芯，其特征在于：所述屏蔽层区(5)由1层屏蔽层组件组成，屏蔽材料为碳化硼。