[发明专利]熔融盐核反应堆以及基于熔融盐核反应堆的机载动力系统

权利要求书

1.一种熔融盐核反应堆，该熔融盐核反应堆(1)包括石墨堆壳(4)、化学盐处理罐(8)、熔盐排放罐(10)以及从内向外依次包裹在石墨堆壳(4)外周的合金壳(7)、内保温层(11)、钢制外壳(12)和外保温层(13)，其特征在于，它还包括用于反应堆冷却与核热能传递的反应堆冷却器(14)，所述石墨堆壳(4)内设有石墨结构(3)以及容纳熔融盐堆芯的熔融盐腔(2)，该反应堆冷却器14的受热段伸入到石墨堆壳(4)中，反应堆冷却器(14)的放热段位于外保温层(13)的外部；

所述化学盐处理罐(8)和熔盐排放罐(10)均与熔融盐腔(2)连通，且熔盐排放罐(10)与熔融盐腔(2)之间还设有冷冻阀(9)。

2.如权利要求1所述的熔融盐核反应堆，其特征在于，所述石墨堆壳(4)内设有与熔融盐腔(2)连通的熔融盐冷却通道(5)，熔融盐冷却通道(5)上设有熔盐泵(6)，所述反应堆冷却器(14)的受热段嵌合在石墨堆壳(4)中并盘绕在熔融盐冷却通道(5)外周，反应堆冷却器(14)的放热段位于外保温层(13)的外部。

3.如权利要求1所述的熔融盐核反应堆，其特征在于，所述石墨堆壳(4)内的石墨结构(3)为石墨柱(301)，若干石墨柱(301)围绕成熔融盐腔(2)，石墨柱(301)与石墨堆壳(4)内壁之间构成冷却腔(401)，冷却腔(401)包绕在熔融盐腔(2)外部且与熔融盐腔(2)相连通；所述反应堆冷却器(14)的受热段包括相互连通的埋设在石墨堆壳(4)与石墨柱(301)内的盘管(1401)。

4.如权利要求1所述的熔融盐核反应堆，其特征在于，所述石墨堆壳(4)内的石墨结构(3)是截面为半圆形结构的石墨棒(302)，熔融盐腔(2)以及位于熔融盐腔(2)内的熔融盐堆芯均位于两个石墨棒(302)构成的笼型空间内，石墨棒(302)与石墨堆壳(4)内壁之间构成冷却腔(402)；所述反应堆冷却器(14)的受热段包括相互连通的分别埋设在石墨堆壳(4)与石墨棒(302)中的外盘管(1403)和内盘管(1402)，相邻外盘管(1403)和内盘管(1402)构成环绕冷却腔(402)的腰圆结构；

所述熔融盐核反应堆(1)还包括位于外保温层(13)外部的排气管(404)和加盐管(405)，所述排气管(404)和加盐管(405)均与熔融盐堆芯连通。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的熔融盐核反应堆，其特征在于，所述反应堆冷却器(14)是以液压油、氟化盐或钾钠合金为工质的耐辐射合金制换热器，该反应堆冷却器(14)的放热段包括并联的放热回路与预热旁路(15)，预热旁路(15)内的工质经预热器(17)换热后与放热回路中放热后的工质汇合，被循环泵(16)泵回反应堆冷却器(14)的受热段。

6.一种基于熔融盐核反应堆的机载动力系统，其特征在于，它包括权利要求1-5中任意一项所述的熔融盐核反应堆(1)，它还包括若干级热力机组、与该热力机组配套连接的冷却系统以及与该热力机组传动连接的动力平衡系统，熔融盐核反应堆(1)中反应堆冷却器(14)的放热段通过高温加热器(18)与热力机组的热源段进行热量交换，所述熔融盐核反应堆(1)、热力机组、冷却系统与动力平衡系统均与控制调节装置控制连接。

7.如权利要求6所述的基于熔融盐核反应堆的机载动力系统，其特征在于，所述热力机组包括膨胀动力机(22)、热力机组回热器(21)、热力机组循环主泵(20)、储液罐(19)和气液分离增压器(24)，热力机组中经热源段处吸热后的高温工质依次经过膨胀动力机(22)和热力机组回热器(21)放热，低温工质在气液分离增压器(24)中进行增压气液分离，液态工质被存储到储液罐(19)中，再由热力机组循环主泵(20)泵入热力机组回热器(21)进行预热，最后被输送到热力机组中经热源段处循环吸热。

8.如权利要求7所述的基于熔融盐核反应堆的机载动力系统，其特征在于，所述冷却系统包括热力机组冷却器(23)、冷却机风扇(25)和冷风风道(26)，热力机组冷却器(23)与气液分离增压器(24)并联。

9.如权利要求8所述的基于熔融盐核反应堆的机载动力系统，其特征在于，所述动力平衡系统包括电机(27)、电力逆变器(28)和蓄电池(29)，所述电机(27)与膨胀动力机(22)传动连接。

10.如权利要求7-9中任意一项所述的基于熔融盐核反应堆的机载动力系统，其特征在于，所述机载动力系统的工质是用于朗肯循环和三边闪蒸热力循环的芳香烃、烷烃、氟烃或有机硅油，以及用于布雷顿循环的二氧化碳、氮气或氦气。