[发明专利]一种熔盐堆上腔室

说明书

本发明公开了一种熔盐堆上腔室。该熔盐堆上腔室包括设置于堆芯容器内的作为熔盐堆上腔室的底部的支撑板，和设置于堆芯容器的顶部的盖板；支撑板上设置有若干个控制棒导向口；堆芯容器包含侧管口，侧管口位于支撑板的上方，侧管口位于预设的熔盐液面下方；盖板穿设有惰性气体进口管和惰性气体出口管；惰性气体进口管的底端位于预设的熔盐液面下方，并高于支撑板；惰性气体出口管的底端位于预设的熔盐液面以上。本发明的熔盐堆上腔室可以缓冲熔盐堆一回路燃料盐体积的膨胀或收缩，可以避免熔盐与堆芯上盖板贯穿焊接口直接接触，不包含控制棒套管及溢流管和溢流罐从而降低熔盐泄漏概率以及放射性管理的难度，还可以提高氚的分离和收集效率。

技术领域

本发明涉及核反应堆工程设计领域，具体涉及一种熔盐堆上腔室。

背景技术

熔盐堆的燃料呈液态形式，其简化了装卸料过程，具有在线加料，在线燃料分离等优点。但同时需要重点考虑其高放射性隔离和防护问题。熔盐堆的一回路充当了放射性燃料盐的主要隔离屏障。除严格控制一回路边界管道和堆芯容器的制造和焊接质量之外，还需对一些活动件如泵、控制棒等进行严格密封处理，一些焊缝和贯穿件的设计要求较高。此外，一回路必须留有足够的空间用于容纳熔盐的体积变化。而熔盐体积变化的原因有温度变化，燃料的补充以及石墨的收缩膨胀等。

举例来说，上个世纪60年代到70年代，美国橡树岭国家实验室运行的熔盐实验堆(MSRE)的堆芯中(参见附图4)，活动件所在的位置部分：控制棒与熔盐之间有合金套管作为隔离，对于这部分组件合金套管充当了放射性燃料盐的隔离屏障；合金套管在高通量辐照下容易发生损伤，存在可能发生熔盐泄漏的风险；MSRE一回路的泵部分，泵与溢流罐之间有一个溢流管相连，当熔盐膨胀后，液位上升会淹没溢流管，然后熔盐就会从溢流管溢出至溢流罐中，此时则需要解决溢流罐的放射性隔离问题和冷却问题。

MSRE的一些设计运用到商业示范熔盐堆中有不足的部分。例如，首先商业熔盐堆功率密度高，服役时间长，堆芯中间布置控制棒套管一方面压低了控制棒价值，另一方面难以承受长时间的中子辐照。同时，如果采用溢流罐收集多余的高放射性熔盐，则扩大了放射性隔离的范围，同时当熔盐体积收缩的时候还需要进行补充，增加了操作的复杂性。此外，MSRE的运行数据表明，在泵处的鼓泡系统对分离放射性氚的作用有限，现有研究分析认为是氚与氦气的接触面积相比换热器来说很小，大部分氚都从换热器中穿透出去。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服了现有技术中熔盐反应堆中的控制棒套管处易受辐照损伤和熔盐腐蚀而造成熔盐泄漏、熔盐堆一回路的泵部分的熔盐膨胀后从溢流管进入溢流罐中而造成溢流管和溢流罐处放射性管理困难、不利于容纳熔盐的体积变化、以及不能有效除氚等缺陷，提供了一种熔盐堆上腔室。本发明的熔盐堆上腔室可以缓冲熔盐堆一回路燃料盐体积的膨胀或收缩，可以避免熔盐与堆芯上盖板贯穿焊接口直接接触，不包含控制棒套管及溢流管和溢流罐从而降低熔盐泄漏概率以及放射性管理的难度，还可以提高氚的分离和收集效率。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题。

本发明提供了一种熔盐堆上腔室，其包括设置于堆芯容器内的作为所述熔盐堆上腔室的底部的支撑板，和设置于所述堆芯容器的顶部的盖板；

其中，所述支撑板上设置有若干个控制棒导向口；

其中，所述堆芯容器包含侧管口，所述侧管口位于所述支撑板的上方，所述侧管口位于预设的熔盐液面下方；

其中，所述盖板穿设有惰性气体进口管和惰性气体出口管；所述惰性气体进口管的底端位于预设的熔盐液面下方，并高于所述支撑板；所述惰性气体出口管的底端位于预设的熔盐液面以上。

本发明中，所述支撑板为本领域常规使用的支撑板，用于固定和支撑堆芯活性区石墨组件，所述支撑板与石墨组件配合使用，较佳地，所述支撑板包括网格条架和边缘齿轮圆圈。

其中，所述网格条架为本领域常规使用的网格条架，可为六边形或四边形网格条架。