[发明专利]一种一体化堆本体系统及氯盐堆系统

说明书

本发明实施例提供了一种堆本体系统，包括反应性控制系统、控制系统驱动机构管座、堆容器顶盖吊耳、堆容器顶盖密封装置、冷却剂进口,冷却剂出口，换热器结构，堆芯活性区反射层，堆芯活性区，主泵，堆芯支撑结构、下封头，以及堆本体支撑部分，所述反应性控制系统通过燃料盐上升区插入堆芯，所述燃料盐上升区设置在所述堆芯活性区顶部上升通道。本发明实施例还提供了一种氯盐堆系统，为熔盐堆的小型化快速部署提供了一种可能的设计方案，本系统具有单次投资小，灵活并快熟部署的优势。

技术领域

本发明涉及一种熔盐堆技术，特别涉及以氯盐为燃料和冷却介质的一体化熔盐堆技术。

背景技术

熔盐堆(MSR-Molten Salt Reactor)的概念源自于美国20世纪50～70年代橡树岭国家实验室(ORNL-Oak Ridge National Laboratory)建造或设计的空间熔盐实验堆(ARE-Aircraft Reactor Experiment)、熔盐实验堆(MSRE-Molten Salt Reactor Experiment)、熔盐增殖堆(MSBR-Molten Salt Breeding Reactor)等实验堆。2001—2003年期间，ORNL、桑地亚国家实验室(SNL-Sandia National Laboratories)和加州大学伯克利分校(UCB-University of California,Berkeley)共同发展了先进高温堆(AHTR-The AdvancedHigh-Temperature Reactor)的概念，后正式命名为氟盐冷态高温堆(FHR-Fluoride saltcooled High temperature Reactor)。

熔盐堆燃料循环方式简单，可在线换料，具有非能动排盐罐设计，且排盐罐设计有非能动余热冷却装置，不会出现类似压水堆的堆芯熔毁等事故，即使最严重事故下，也不会对外界环境造成严重放射性后果，这是熔盐堆的液态流动类型燃料所具有的固有安全特性。

液态燃料熔盐堆容易实现小型化及快速部署，采用氯盐作为燃料盐避免了复杂氚控的问题，同时堆芯无燃料组件，由反射层材料(如石墨、铅、铍、氧化铍、铅、铅铋等单一材料或多种材料)包围成容纳液态燃料的堆芯活性区。堆本体内置一回路所有设备如换热器和一回路泵等，可将放射性包容在整个堆本体中。换热器尺寸较小，便于模块化生产及组装，整个小型化的反应堆本体系统可以在工厂生产并通过空投、公路运输，现场快速安装，在节省部署时间方面具有显著优势。目前设计的小型化反应堆通常为压水堆类型，其设计压强较大，因此其反应堆容器壁以及管道壁均较厚，其体积和质量较大，而采用高温熔盐作为燃料盐，其压力边界材料较薄，且高温热电效率较高。

发明内容

本发明提供一种可行的小型化堆芯结构及一体化堆本体结构：为了克服现有熔盐堆回路系统复杂，系统相对庞大，不利于快速部署的特点。

本发明提供了一种一体化堆本体系统，其特征在于，包括反应性控制系统、控制系统驱动机构管座、堆容器顶盖吊耳、堆容器顶盖密封装置、冷却剂进口,冷却剂出口，换热器结构，堆芯活性区反射层，堆芯活性区，主泵，堆芯支撑结构、下封头，以及堆本体支撑部分，所述反应性控制系统通过燃料盐上升区插入堆芯，所述燃料盐上升区设置在所述堆芯活性区顶部上升通道。

进一步的，所述主泵为4个，所述反应性控制系统包括9根控制棒，其中五根所述控制棒作为第一套停堆系统，其余4根所述控制棒作为第二套停堆系统。

进一步的，所述堆本体系统设计功率设为5-20Mwe，堆芯进口温度为400-650℃，堆芯出口温度为650-1000℃。

进一步的，堆本体材料以及堆内管道和其他构件为镍基合金或钛合金或钼合金等。

进一步的，反应堆设计功率5-20MWe，燃料盐选择71UCl₄-17UCl₃-12NaCl,Cl-37的富集度为90％，U-235的富集度为19.75％，堆芯进出口温度分别为650℃和730℃，堆本体材料采用镍基合金。