[发明专利]一种小型模块化流动球床氟盐冷却高温反应堆

权利要求书

1.一种小型模块化流动球床氟盐冷却高温反应堆，其特征在于，包括：

用于存储核燃料的核燃料操作系统(1)；

用于控制核燃料的裂变并产生核热的核热产生系统(2)，其具有反应堆主容器(21)以及在反应堆主容器(21)中与核燃料进行热交换的氟盐，该氟盐为LiF与BeF₂的混合熔盐；

核热传输系统(3)，其包括供氟盐通过的一回路(31)、供换热介质通过的二回路(32)和一二回路换热器(33)，其中，一回路(31)和二回路(32)之间通过一二回路换热器(33)传递热量，二回路(32)具有通过管道与一二回路换热器(33)相连的用于存储换热介质的高温熔盐储罐(323)和低温熔盐储罐(324)；以及

利用核热进行热利用的核热利用系统(4)，

其中，反应堆主容器(21)包括间隔开设置的外壁(211)和堆芯围筒(212)，其中，外壁(211)和堆芯围筒(212)之间的环形空间形成为与一回路(31)连通的熔盐下降环腔(211a)，堆芯围筒(212)的朝向下敞开的开口形成为与熔盐下降环腔(211a)连通的熔盐下腔室(212b)，堆芯围筒(212)的朝向上敞开的开口形成为与一回路(31)连通的熔盐上腔室(212a)；在熔盐上腔室(212a)和熔盐下腔室(212b)之间，堆芯围筒(212)的内部的空间形成为堆芯(213)，堆芯(213)包括紧贴于堆芯围筒(212)的径向向内的一侧设置的侧反射层(213a)和位于侧反射层(213a)的内部的堆芯活性区，该堆芯活性区包括位于中部的堆芯活性区圆柱区(213b)、位于堆芯活性区圆柱区(213b)的顶部的堆芯活性区上圆台(213c)、以及位于堆芯活性区圆柱区(213b)的底部的堆芯活性区下圆台(213d)，在堆芯活性区上圆台(213c)的径向外侧与侧反射层(213a)的径向内侧之间形成有上反射层(213e)，在堆芯活性区下圆台(213d)的径向外侧与侧反射层(213a)的径向内侧之间形成有下反射层(213f)，上反射层(213e)和下反射层(213f)中形成有若干熔盐通道(212c)，其连通熔盐上、下腔室(212a，212b)和堆芯活性区以调节堆芯流场，600℃的氟盐从反应堆主容器(21)的顶部进入熔盐下降环腔(211a)，进入熔盐下腔室(212b)，再经堆芯入口和下反射层(213f)中的熔盐通道(212c)进入堆芯活性区，氟盐在堆芯活性区由下向上流动带走核热，经堆芯出口和上反射层(213e)中的熔盐通道(212c)进入熔盐上腔室(212a)，然后由熔盐上腔室(212a)两侧进入沿堆容器内壁的通道汇集进入核热传输系统(3)中，如此，加热到700℃的氟盐从核热产生系统(2)进入一回路(31)，经过一二回路换热器(33)降温到600℃后流回核热产生系统(2)中形成循环；

其中，核燃料操作系统(1)与核热产生系统(2)连接以将核燃料装入核热产生系统(2)并将核燃料从核热产生系统(2)卸载；核热传输系统(3)分别与核热产生系统(2)和核热利用系统(4)连接以将核热从核热产生系统(2)传输至核热利用系统(4)；

其中，借助于高温熔盐储罐(323)和低温熔盐储罐(324)，通过一二回路换热器(33)的熔盐流量根据核热利用系统(4)进行改变；该核热利用系统(4)是包括三回路(41)、二三回路换热器(42)和发电机(43)的发电系统，其中，二回路(32)和三回路(41)之间通过二三回路换热器(42)传递热量，发电机(43)与三回路(41)连接；反应堆运行时，换热介质从低温熔盐储罐(324)进入一二回路换热器(33)，加热后进入高温熔盐储罐(323)存储；发电时，换热介质从高温熔盐储罐(323)进入二三回路换热器(42)，将能量传递至三回路(41)，降温后的熔盐进入低温熔盐储罐(324)存储。

2.根据权利要求1所述的小型模块化流动球床氟盐冷却高温反应堆，其特征在于，核热产生系统(2)还具有设置于堆芯活性区中的用于调节核燃料的裂变的反应性控制系统(22)，其包括交替地分布在堆芯活性区内的控制棒系统(221)和控制刀片系统(222)。

3.根据权利要求2所述的小型模块化流动球床氟盐冷却高温反应堆，其特征在于，控制棒系统(221)包括多根竖直地插入堆芯(213)中的通道(221b)中的控制棒(221a)，该控制棒(221a)为金属包裹的中子吸收体以通过调节中子通量来调节反应堆运行功率。