[实用新型]一种聚变裂变包层系统的产氚模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及核聚变裂变反应堆技术领域，特别涉及一种聚变裂变包层系统的产氚模块。

背景技术

能源是现代经济社会发展的物质基础，也是经济社会发展的重要制约因素，能源安全事关经济安全和国家安全，能源消耗对生态环境的影响日益突出。中国作为世界第一人口大国和最大的发展中国家，已是全球第二大能源生产国和消费国。面对日益紧张的能源局势，我国大力提倡节能降耗，并不断提高现有能源的生产和利用效率。我国当前的能源消费以煤为主，不仅煤炭的供给能力面临极大压力，煤炭大量生产和使用中存在的资源回采率低、烟尘、粉尘、NOx以及CO2排放量都将对生态环境造成极大压力，可见，要实现建设“低碳”社会的目标，我国需要大力改善能源结构。中国《核电中长期发展规划（2005 -2020年）》指出核能是一种安全、清洁、可靠的能源，同时，将核电发展战略由“适度发展”转变为“积极发展”。核能的大规模部署，需协调解决好资源利用效率以及乏燃料后处理等问题。热中子堆的铀资源利用效率仅有1%，中长期持续大规模发展受到铀资源利用效率低的限制。快中子反应堆可将铀资源利用效率提高到60%，目前技术发展也比较成熟，有望成为新一代的主力核能系统，但快堆初装堆芯需大量浓缩铀和钚，燃料后处理需要同位素分离和铀钚分离，且燃料增殖速度与安全性之间存在制约关系，因而燃料倍增周期很长，在本世纪中叶甚至更长时间都难以大规模部署。在可以预见的一段时期内，纯聚变的商业化能源应用还无法实现，主要受到材料耐辐照性能、实现商业发电所需的高Q（聚变释放能量与实现聚变所需提供的加热能量之比）值困难的限制，长期来看还要受到氚资源的限制。传统概念的混合堆主要是进行核燃料增殖与核废料嬗变，他们大都有系统复杂、需要燃料后处理、经济性较差和受限于纯聚变堆芯的科学技术难题等特点，因而传统功能定位的混合堆难以得到较大发展。

实用新型内容

针对上述存在的问题，本实用新型的技术目的在于提供一种聚变裂变包层系统的产氚模块。

本实用新型通过以下技术方案实现：

本实用新型的聚变裂变包层系统的产氚模块，包括：所述产氚模块包括截面为U型的锆包壳及球形的Li₄SiO₄增值剂，所述锆包壳内设有若干截面为U型的隔板，隔板之间形成水流通道及氦气通道，水流通道与氦气通道间隔设置，氦气通道内填充有Li₄SiO₄增值剂。

本实用新型的聚变裂变包层系统的产氚模块，产氚模块包括通过水慢化冷却管及氦气管而依次连接的上部产氚模块、中部产氚模块和下部产氚模块，所述上部产氚模块与下部产氚模块为梯形，中部产氚模块为矩形。

本实用新型的聚变裂变包层系统的产氚模块，所述水慢化冷却管包括与水流通道连接的进水管及出水管，氦气管包括与氦气通道连接的进气管及排气管。

本实用新型的有益效果是:

通过设有的产氚模块保证了产氚模块中的水慢化冷却管和氚增殖剂小球区的互相独立，稳态运行时Li₄SiO₄球床间隙中再通入氦气载带氚，Li₄SiO₄小球填充区还兼顾构成了氦气载氚流道，最大化聚变中子的利用，并降低实现预期的能量增益和氚增殖比所需的keff，提高产氚效率，包层在深度次临界状态下工作，确保在任何情况下维持反应堆次临界。

附图说明

图1是聚变裂变反应堆的包层系统的单瓣包层结构图；

图2是聚变裂变反应堆的包层系统的单瓣包层支撑结构图；

图3是聚变裂变反应堆的包层系统的单瓣包层燃料模块结构图；

图4是中部燃料模块中冷却剂压力管结构图；

图5是下部燃料模块中冷却剂压力管结构图；

图6是冷却剂压力管设于燃料模块中的局部结构图；

图7是产氚模块的结构图；

图8是图5中A的局部放大图；

图9是聚变裂变反应堆的包层系统的单瓣包层产氚模块结构图。