[发明专利]可消除核裂变产物放射性的核反应堆系统

权利要求书

1.一种核反应堆系统，所述核反应堆系统具备：

核反应堆容器，所述核反应堆容器是由第1容器和第2容器构成，所述第1容器是快中子利用区域，所述第2容器是核反应堆中的能量低于0.5MeV的热中子利用区域，所述快中子利用区域，包括多个燃料集合体和一次冷却剂，所述多个燃料集合体是由50根以上的金属燃料棒捆绑而成，所述金属燃料棒是由插入在不锈钢护套中的金属燃料束构成，所述金属燃料束是锆(Zr)和铀(U)和钚(Pu)的合金组成，所述一次冷却剂使用金属钠(Na)或铅-铋(Pb-Bi)或Pb；

所述热中子利用区域，装载兼做中子减速剂的二次冷却剂和消除放射性用集合体，当所述一次冷却剂使用金属钠的情况下，所述二次冷却剂使用二氧化碳(CO2)气体，当所述一次冷却剂使用铅-铋(Pb-Bi)或Pb的情况下，所述二次冷却剂使用水(H2O)，所述消除放射性用集合体是将放射性核素加工成颗粒状或者针状的放射性物质放入由不锈钢或者Zr材料制成的护套中形成的，所述放射性核素是废核燃料棒再处理工程中分离出的少数锕系元素或者放射性核裂变产物；

由快中子产生的热能通过一次冷却剂传递到热交换器，在热交换器中的所述一次冷却剂和所述二次冷却剂之间进行热交换之后，当所述二次冷却剂使用二氧化碳(CO2)气体的情况下，所述二次冷却剂向二氧化碳气体驱动轮机供给热能发电，当所述二次冷却剂使用水(H2O)的情况下，所述二次冷却剂向蒸汽轮机供给热能发电，同时，利用所述快中子减速产生的热中子，加速放射性核素向稳定核素的转换，降低放射性核素浓度。

2.权利要求1所述的核反应堆系统，其中，从所述二氧化碳气体驱动轮机中返回的所述二氧化碳(CO2)气体一旦供给到消除放射性用的所述第2容器之后，所述一次冷却剂和所述二次冷却剂在所述热交换器中进行热交换，提高热交换效率。

3.权利要求1所述的核反应堆系统，其中，从所述蒸汽轮机中返回的水(H₂O)，供给到装载消除放射性用集合体的所述第2容器之后，所述一次冷却剂和所述二次冷却剂在所述热交换器中进行热交换，提高热交换效率。

4.权利要求1所述的核反应堆系统，其中，作为所述第2容器内装载所述消除放射性用集合体，和从废核燃料中分离精炼的放射性核裂变产物(FP)外，还混入使用颗粒或者束状的Se79，Sr90，Zr93，Tc99，Sn126，Cs135，Cs137当中的至少一种，通过对所述消除放射性用集合体进行0.5MeV以下能量的热中子辐照，有效地加速放射性核素向稳定核素的转变，降低放射性核素浓度。

5.权利要求1所述的核反应堆系统，其中，在所述利用快中子的第1容器中，收纳所述利用热中子的第2容器。

6.权利要求1所述的核反应堆系统，其中，在所述利用热中子的第2容器内，收纳所述利用快中子的第1容器。

7.权利要求1所述的核反应堆系统，其中，所述二次冷却剂使用超临界二氧化碳(CO₂)气体。

8.权利要求1所述的核反应堆系统，其中，在所述第1容器内的多个所述燃料集合体的周围，设置通过快中子自动控制核裂变反应的反射体，所述反射体可通过热膨胀变形，所述反射体效率和温度具有反相关构造。

9.权利要求8所述的核反应堆系统，其中，所述反射体的构造材料使用碳(C)或铍(Be)，所述反射体在圆周方向上被分成四个以上部分，在分割反射体上安装热膨胀系数大的不锈钢弹簧，随着温度升高，使反射效率因弹簧的热膨胀而降低。

10.权利要求8所述的核反应堆系统，其中，所述反射体在半径方向或者高度方向上被分割，分割的各个反射体在不锈钢壳体中填充石墨或碳，各个反射体间通过不锈钢连接，通过不锈钢的热膨胀可以降低反射体的中子反射效率。