[发明专利]一种实用熔盐裂变反应堆

权利要求书

1.一种核裂变反应堆，所述反应堆包括堆芯，冷却剂液体的池，以及用于从所述冷却剂液体提取热的热交换器，其中：

所述堆芯包括中空燃料管的阵列，每个中空燃料管包含一种或多种裂变同位素的熔盐，燃料管阵列至少部分地浸没在所述冷却剂液体的池中，所述燃料管阵列包括临界区，所述临界区中在所述反应堆运行期间所述裂变同位素的密度足以引发自维持裂变反应；

其中从每个燃料管中的熔盐至该燃料管的外部的热传递通过下列方式的任何一种或多种实现：

所述熔盐的自然对流；

所述熔盐的机械搅拌；

所述燃料管内的振荡熔盐流动；和

所述燃料管内的所述熔盐的沸腾；

并且其中所述裂变同位素的熔盐在反应堆运行期间被完全容纳在所述燃料管内。

2.根据权利要求1所述的反应堆，其中每个燃料管包括设置成将所述燃料管的至少一部分分成节段的内部挡板。

3.根据权利要求2所述的反应堆，其中每个节段具有相同数量级的高度和直径以促进节段内的对流。

4.根据权利要求2或3所述的反应堆，其中所述内部挡板可相对所述燃料管移动，以对所述燃料管内的熔盐施加振荡力。

5.根据权利要求1所述的反应堆，其中每个燃料管的直径为至少5mm。

6.根据权利要求1所述的反应堆，其中每个燃料管是U形的，所述反应堆配置为通过对所述燃料管的一端或两端施加振荡气体压力而产生所述燃料管内的振荡燃料盐流动。

7.根据权利要求1所述的反应堆，其中所述燃料管的一个或多个以微度螺旋状物的形式形成。

8.根据权利要求1所述的反应堆，其中每个燃料管的上部是非直线形的，以阻止中子直接向上通过所述燃料管并且离开所述反应堆。

9.根据权利要求1所述的反应堆，其中每个燃料管包括温度传感器，所述温度传感器配置为通过下列的任一项来确定裂变材料的熔盐的温度：

从所述裂变材料的熔盐发出的光的性质；

所述裂变材料的膨胀量；

所述燃料管内的气柱的声波共振频率。

10.根据权利要求1所述的反应堆，其中所述冷却剂液体含有足够比例的中子吸收材料，以充分保护所述冷却剂液体的容纳槽免受由所述堆芯发射的中子的影响。

11.根据权利要求1所述的反应堆，其中所述冷却剂液体是包含在单个槽内的熔融金属盐，并且所述冷却剂液体的循环仅由自然对流驱动。

12.根据权利要求1所述的反应堆，其中所述冷却剂液体含有增殖同位素，所述增殖同位素在中子通量下产生再生裂变同位素。

13.根据权利要求12所述的反应堆，其中所述反应堆包括与所述冷却剂液体接触的熔融金属的层，所述熔融金属使得所述再生裂变同位素在所述熔融金属中可溶，所述反应堆还包括用于提取所述熔融金属的系统。

14.根据权利要求13所述的反应堆，所述反应堆包括用于循环所述熔融金属以将其从所述熔融金属的层提取并且作为喷雾或数个液体柱再引入到所述冷却剂液体，其中所述熔融金属在再引入之前被传递到所述热交换器。

15.根据权利要求1所述的反应堆，其中所述热交换器包括在所述冷却剂液体内的管的阵列，所述燃料管包含循环通过管阵列的液体和/或气体，其中所述液体和/或气体是下列中的任一种：

水；

蒸汽；

水和蒸汽；

氦；

二氧化碳；

空气；

氮；

熔融的金属或金属盐。

16.根据权利要求1所述的反应堆，其中所述燃料管由下列各项的任一种形成：

钼合金；

纯钼；

碳复合材料；和

碳化硅。

17.根据权利要求1所述的反应堆，其中所述堆芯还包含中子慢化材料。

18.根据权利要求17所述的反应堆，其中所述中子慢化材料安置在所述燃料管的阵列内的慢化剂管中。

19.根据权利要求1所述的反应堆，其中燃料管的数量密度向所述燃料管的阵列的中心减少。