[发明专利]一种热管型双模式空间核反应堆堆芯

权利要求书

1.一种热管型双模式空间核反应堆堆芯，其特征在于，该反应堆堆芯包括堆芯活性区、堆芯筒体、径向反射层、轴向反射层及控制鼓；其中堆芯活性区位于堆芯筒体内，轴向反射层位于堆芯活性区上方；径向反射层为中空圆柱形结构，堆芯活性区、轴向反射层及热管位于该径向反射层的空腔内；

所述径向反射层主体结构的材质为氧化铍，径向反射层内设置有多个均匀分布的控制鼓，其中控制鼓形状为圆柱体形，长度与径向反射层的轴向长度一致且可在径向反射层内旋转，每个控制鼓内沿圆周设置有弧度为120度的吸收体，该吸收体从控制鼓顶端延伸至控制鼓底部，吸收体随控制鼓旋转至所需角度以使反应堆达到临界运行的状态；控制鼓内除吸收体外，其余部分材质与径向反射层的主体结构的材质一致，均为氧化铍且氧化铍上设置有贯穿的孔道，该孔道是用于氢气流通的第一流道；

所述堆芯活性区的上方设置有轴向反射层，轴向反射层内设置有氢气流通的孔道，此孔道作为氢气流通的第二流道；所述轴向反射层为圆盘形结构，材质为氧化铍，其直径与堆芯筒体的内径一致；轴向反射层上设置有与热管系统位置和数量对应的热管导向孔，热管从该热管导向孔伸出至轴向反射层上方；

所述堆芯活性区包括燃料元件、安全棒通道、热管系统及填充元件，其横截面为圆形，其中燃料元件及热管系统的数量为多个且在活性区内按三角形栅格排列，安全棒通道为贯穿的通孔，位于堆芯活性区的几何中心位置处，用于放置安全棒；所述燃料元件为六棱柱型结构，燃料类型为钨基金属陶瓷燃料，燃料元件内沿轴向设置有若干个贯穿的氢气流道，该流道作为氢气流通的第三流道；所述热管系统包括热管及热管支撑元件，热管支撑元件为六棱柱型结构，该六棱柱型结构与燃料元件的外部尺寸一致；其中热管位于热管支撑元件径向几何中心处且热管上端高出热管支撑元件及轴向反射层上的热管导向孔并与热电转换装置连接；热管支撑元件四周设置有沿轴向贯穿的氢气流道，该氢气流道为氢气流通的第四流道；燃料元件及热管系统内的氢气流道与轴向反射层内的氢气流道一一对应并吻合；堆芯活性区沿堆芯筒体内壁设置有一圈填充元件，其中填充元件为中空圆柱体结构，该填充元件为燃料元件及热管系统的径向位置起到固定的作用，并能在反应堆加热或冷却时起到一定的结构缓冲作用；

所述堆芯筒体为中空圆柱体型结构，内部放置堆芯活性区。

2.根据权利要求1所述的一种热管型双模式空间核反应堆堆芯，其特征在于，燃料元件及热管系统的数量根据反应堆功率、推力、电功率需求确定。

3.根据权利要求1所述的一种热管型双模式空间核反应堆堆芯，其特征在于，所述钨基金属陶瓷燃料的基本成分为钨和二氧化铀的混合体，其外表面设置有钨铼合金涂层。

4.根据权利要求1所述的一种热管型双模式空间核反应堆堆芯，其特征在于，所述热管支撑元件的材料为钨铼合金。

5.根据权利要求1所述的一种热管型双模式空间核反应堆堆芯，其特征在于，所述堆芯筒体的材质为钨铼合金。

6.根据权利要求1所述的一种热管型双模式空间核反应堆堆芯，其特征在于，所述轴向反射层的高度位于堆芯活性区上方，其在高度方向上高于堆芯径向反射层的高度。

7.根据权利要求1所述的一种热管型双模式空间核反应堆堆芯，其特征在于，所述热管的底部伸入至堆芯活性区底部。

8.根据权利要求1所述的一种热管型双模式空间核反应堆堆芯，其特征在于，所述吸收体的材质为碳化硼。

9.根据权利要求1所述的一种热管型双模式空间核反应堆堆芯，其特征在于，所述热管内的工质为锂，热管材质为钨铼合金。

10.根据权利要求1所述的一种热管型双模式空间核反应堆堆芯，其特征在于，所述安全棒通道内放置安全棒，其中安全棒的材质为碳化硼。