[发明专利]使用连接到功率转换系统的印刷电路热交换器的池型液态金属快谱反应堆

说明书

一种用于反应堆中的印刷电路热交换器包括由扩散结合在一起的板的堆叠形成的芯部。所述芯部具有：顶面、与所述顶面相对设置的底面、在所述顶面与所述底面之间延伸的第一侧面、以及与所述第一侧面相对设置的第二侧面。所述印刷电路热交换器包括：限定在所述芯部中的多个一级通道，所述一级通道中的每一个从限定在所述第一侧面中的一级入口延伸到限定在所述第二侧面中的一级出口；以及限定在所述芯部中的多个次级通道，所述次级通道中的每一个在所述一级通道中的至少一些之间从限定在所述顶面中的次级入口延伸到限定在所述顶面中的次级出口。

相关申请的交叉参考

本专利申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2017年10月2日提交的美国临时申请号62/566,980和2017年10月5日提交的美国临时申请号62/568,486的优先权，其内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及池型液态金属快谱反应堆，并且更具体地涉及利用印刷电路热交换器的池型液态金属快谱反应堆。本发明还涉及用于池型液态金属快谱反应堆中的印刷电路热交换器。

背景技术

迄今为止，液态金属反应堆设计(诸如但不限于铅冷却快谱反应堆)已经提出使用螺旋管或卡口式蒸汽发生器。这些类型的蒸汽发生器的尺寸需要容纳它们的反应堆容器的直径很大，从而显著增加一级冷却剂存量。此外，在常规构型中对内部“热段”的需求也增加了容器的高度。对于铅冷却反应堆来说，冷却剂存量的这种显著增加转化为显著的重量，必须对所述重量进行隔震支撑以保护与核安全相关的核电站部件。此外，常规的蒸汽发生器使用大量相对较大直径的管来形成传热区域。这些管带来需要安全壳或大容量过滤的反应堆冷却剂系统(RCS)增压事件、以及由于这些管中的一根或多根的破裂而导致的疏忽临界事件的风险。通常假定，在管破裂后，蒸汽或其他次级侧流体可能被吸入芯部，从而产生慢化和中子吸收的剧烈变化、并且随后产生局部临界事件。相关事件的大小将足以导致重大的燃料损坏。因此，存在改进用于反应堆的冷却装置的需要。

发明内容

本发明的实施例利用诸如印刷电路热交换器(PCHE)的微通道热交换器的固有特性来显著减小池型液态金属冷却快谱反应堆的尺寸。此类实施例这样做，同时有效地消除了反应堆冷却剂系统增压的唯一来源和通常与这种类型反应堆相关联的无意临界事件的主要来源。

本发明的实施例涉及多个印刷电路热交换器的部署，以例如在反应堆堆芯上方的排放增压室与一级冷却剂泵的入口之间形成导管。较高温度的冷却剂朝向环形增压室径向通过热交换器，所述环形增压室维持向反应堆冷却剂泵的冷却剂供给。

作为本发明的一方面，印刷电路热交换器包括：由扩散结合在一起的板的堆叠形成的芯部，所述芯部具有：顶面、与所述顶面相对设置的底面、在所述顶面与所述底面之间延伸的第一侧面、以及与所述第一侧面相对设置的第二侧面；限定在所述芯部中的多个一级通道，所述一级通道中的每一个均从限定在所述第一侧面中的一级入口延伸到限定在所述第二侧面中的一级出口；以及限定在所述芯部中的多个次级通道，所述次级通道中的每一个均在所述多个一级通道中的至少一些之间从限定在所述顶面中的次级入口延伸到限定在所述顶面中的次级出口。

所述印刷电路热交换器还可以包括：在其中限定第一空间的入口增压室，所述第一空间与所述次级入口流体连通；以及在其中限定第二空间的出口增压室，所述第二空间与所述次级出口流体连通。

所述入口增压室可以包括被构造成流体地联接到供给集管的主入口，并且所述出口增压室可以包括被构造成流体地联接到返回集管的主出口。

次级通道的横截面可以为半圆形。