[发明专利]一种熔盐燃料多堆系统

说明书

本发明公开了一种熔盐燃料多堆系统。本发明的所述熔盐燃料多堆系统包括反应堆模块、换热模块、泵模块、燃料处理模块；其中，所述反应堆模块包括I类反应堆模块和II类反应堆模块，其使用同一种熔盐燃料在其中流动；并且所述I类反应堆模块和II类反应堆模块之间为串联和/或并联布置。所述I类反应堆模块工作在过慢化区和最佳栅格点附近，用于产能、增殖。其包含一套反应性控制系统，用于控制反应堆反应性变化。所述II类反应堆模块工作在欠慢化区和无慢化区，用于增殖和嬗变。其属于次临界堆，包含一套中子源系统，来驱动反应堆。本发明的熔盐燃料多堆系统充分利用液态燃料的流动性，可在同一个系统内实现产能、增殖、嬗变等功能。

技术领域

本发明涉及核能利用领域，具体涉及一种熔盐燃料多堆系统。

背景技术

熔盐堆作为六种第四代反应堆中唯一的液体燃料反应堆，在固有安全性、经济性、核燃料可持续发展及防核扩散等方面具有独特优势。熔盐堆采用溶解在氟化锂、氟化钠等氟化盐中的钍或铀的液态融合物作为燃料，在高温熔融的液态下，即作为核燃料、又作为载热剂，把燃料和载热剂融合为一体，与传统的固态堆有显著的不同。熔盐堆根据不同目的，堆型结构可以做相应的调整，既可设计为热谱也可设计为快谱。

鉴于熔盐堆设计的灵活性，为了得到更好的中子性能及工程的可行性，历史上出现了几种典型的熔盐堆设计。“单流”熔盐堆，只有一种熔盐，后处理简单；“双流”熔盐堆，熔盐分为燃料熔盐和增殖熔盐，增加了反应堆增殖性能，但是，后处理难度加大；“单流分区”熔盐堆，将堆芯分为内、外两个慢化比不同的区域，增加了反应堆增殖性能；堆芯只有一种熔盐，后处理简单。

以上熔盐堆设计的共同特点是：设计变更都在同一个堆芯内完成。即在同一个堆芯内，既要考虑反应堆反应性变化又要考虑核燃料增殖，具有一定的限制性。同时，也没有充分利用熔盐堆液体燃料的流动性。另一方面，传统乏燃料嬗变，需要先从乏燃料中分离出需要嬗变的核素，然后制成合适的燃料再加入到反应堆中进行嬗变，过程非常复杂和繁琐。

因此，急需一种可以同时考虑产能、增殖、嬗变的系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于为了克服现有熔盐堆设计中存在的诸多问题，因而提供了一种新型熔盐燃料多堆系统。本发明的熔盐燃料多堆系统充分利用液态燃料的流动性，可在同一个系统内实现产能、增殖、嬗变等功能。

本发明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燃料多堆系统，所述熔盐燃料多堆系统包括反应堆模块、换热模块、泵模块和燃料处理模块；其中，所述反应堆模块包括I类反应堆模块和II类反应堆模块，其使用同一种熔盐燃料在其中流动；并且所述I类反应堆模块和II类反应堆模块之间为串联和/或并联布置。

本发明所述的熔盐燃料多堆系统中，所述I类反应堆模块工作在过慢化区和最佳栅格点附近，用于产能、增殖。其包含一套反应性控制系统，用于控制反应堆反应性变化。

本发明一具体实施方式中，所述的I类反应堆模块用于产能。

本发明一具体实施方式中，所述的I类反应堆模块的堆芯活性区半径可为2.5m，高度可为5.0m。

本发明一具体实施方式中，所述I类反应堆模块的热功率可为2.0GW。

本发明一具体实施方式中，所述I类反应堆模块的转化比可为0.9。

本发明一具体实施方式中，所述I类反应堆模块的熔盐体积占总体积的比例可为19％。

本发明一具体实施方式中，当本发明所述的熔盐燃料多堆系统稳态运行时，所述I类反应堆模块1堆芯有效增殖系数可为1.01。

本发明所述的熔盐燃料多堆系统中，所述II类反应堆模块工作在欠慢化区和无慢化区，用于增殖和嬗变。其属于次临界堆，包含一套中子源系统，来驱动反应堆。